光子晶体光纤是近些年来出现的新型光波导传输材料，作为传统光纤的替代品，它有着与传统光纤完全不同的传光机制，同时也表现出了优于传统光纤的性能，通过合理的结构设计可以实现在传统光纤中很难实现的特性，如无尽单模传输、可调节的色散、显著的非线性效应、极低的损耗等等。利用其制成的光子晶体光纤传感器件也以结构简单、制作便捷、性能优异等特点而吸引了很多的研究关注。本文的研究工作主要围绕设计新型的光子晶体光纤和研制新型的光子晶体光纤传感器这两个主题开展。首先，设计了具有“8”字形模场分布的新型光子晶体光纤，利用有限元的方法对所设计的光子晶体光纤的传输特性进行计算，发现此类光纤具有双模传输、高双折射、近零色散平坦、低损耗等优异的性能。然后，又进一步分析了孔间距与空气孔直径对上述性能的影响，一系列的计算发现无论何种性能的调整都是通过对传输模式的模场分布进行调节实现的，而且孔间距对模场分布的约束和限制作用要比某些空气孔直径的作用大得多。另外，分析传输模式的模场分布时，发现微调内层空气孔的位置会带来一些特殊的现象，比如，基模与二阶模式的分裂；采用呈八边形分布的外层空气孔代替呈六边形分布的外层空气孔，即使在长波段，模场也会被很好的限制在芯区，而且这种光子晶体光纤设计会产生更高的双折射、更宽更平坦的色散曲线和更低的损耗。其次，在研制光子晶体光纤传感器方面，主要研究了非绝热型光子晶体光纤锥传感器和S形光子晶体光纤锥传感器。本文对光子晶体光纤锥的拉制、传感的机理、不同性能的传感测试等内容都进行了深入的研究。在非绝热型光子晶体光纤锥中，拉锥导致的锥形区空气孔的塌缩，不但会激发了高阶模式，还会将传输模式带到锥体表面，因此传输模式的传播常数会受到外界环境的影响，当模式之间的干涉发生时，干涉光谱中便会携带外部环境的信息，从而实现对外部环境参数的传感。S型光子晶体光纤锥则是利用外形的优势激发高阶模并将其传输至表面，因此无需过长的锥长和过细的腰径，便会出现理想的干涉光谱。S形光子晶体光纤锥的耐用程度也因此优于非绝热型光子晶体光纤锥，另外，在传感性能方面也不输于非绝热型光子晶体光纤锥。再次，两种光子晶体光纤传感器的适用范围十分广泛，尤其在微区的折射率测试方面更是有着无法匹敌的优势。两者对环境折射率的光谱响应均呈指数函数变化的红移趋势；轴向拉应变的测试发现，非绝热型光子晶体光纤锥的光谱发生了线性蓝移，S形光子晶体光纤锥的光谱却发生了指数红移，这源于轴向拉伸对S形锥体造成的形变。在温度测试中，升温令二者的光谱线性红移，但是这种线性变化是分段进行的，110℃以上红移加快。