光子晶体光纤自1996年问世以来，由于其传统光纤难以企及的独特特性，受到国内外科研人员的广泛关注，在光通信、光传感以及光电子等众多领域有着广泛的应用。双芯光子晶体光纤在传输的过程中由于模式耦合，两纤芯间会发生光功率的交换，因而，双芯光子晶体光纤是常用的光学器件。　　光子晶体光纤分为全内反射型和光子帯隙型，本文对全内反射型双芯光子晶体光纤的双折射特性、耦合特性、色散特性、单偏振特性以及限制损耗特性进行了研究，并在新型双芯光子晶体光纤的基础上，设计了偏振分束器和波分复用/解复用器。　　本文提出一种具有椭圆内包层的高双折射双芯光子晶体光纤，利用全矢量有限元法建立起光纤模型，分析不同结构参数对该光纤的有效折射率、双折射特性、耦合特性以及波导色散特性的影响。结果发现，该光纤的双折射度随着椭圆度的增大和孔间距的减小而增大，可以达到10-2量级，比普通光纤高出一到两个数量级。通过分析两纤芯间的中心小孔直径发现，当减小中心小孔直径，可以有效减小该光纤的耦合长度，使得耦合效应更强。研究发现该光纤可以在1.0~1.60μm波长范围内具有超平坦的波导色散特性。本文选用合适的参数，设计出光纤长度为2741.93μm、消光比达27dB的偏振分束器，以及光纤长度为5483.86μm与偏振方向无关的光纤耦合器。　　在高双折射光子晶体光纤研究的基础上，本文提出一种结构简单且大范围单偏振传输的双芯单偏振单模光纤。首先分析了该光纤单偏振单模的传输原理，然后利用全矢量有限元法建立光纤模型，分析该光纤的有效折射率特性和模式双折射特性。该光纤采用四角晶格结构，将纤芯极化与包层极化结合起来，可以实现大范围的单偏振传输，并且同时包含1.30μm和1.55μm两个常用的光通信窗口。将光纤的最外层空气孔增大，可以有效减小光子晶体光纤的限制损耗，在波长为1.30μm和1.55μm时，传导模方向上限制损耗分别为2.459×10-3dB/km和2.367×10-1dB/km，这对高速长距离光纤通信有着重要意义。通过对单偏振传输区域的耦合特性分析，本文实现了1.30/1.55μm两个波长处的波分复用和解复用功能，该设计可以很好应用于光纤通信和光子集成领域。