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光子晶体光纤具有支持宽带单模传输、大的有效模场面积、极大的色散可控性和易于实现双折射等优良特性,再加上其结构设计灵活,使其在光通信、传感和激光器等领域具有广泛的应用。色散作为评判光子晶体光纤性能好坏的一个重要标准一直备受人们关注,本文采用平面波法和多极法,研究了两种新型的调控全内反射型光子晶体光纤色散特性的方法,主要工作有: (1)比较了平面波法和多极法计算光纤色散性能时的数值误差,为研究光子晶体光纤的色散特性建立了理论基础。 (2)提出了一种通过旋转光纤包层最里面的两圈空气孔,来精确调控光子晶体光纤色散的方法。系统地研究和分析了最内层两圈空气孔的旋转角度单独作用和同时作用对光纤色散的影响,发现这种方法适用于在一个小的范围内对光纤色散进行调节。通过选择合适的旋转角度,成功设计出了宽波段范围内的正的、负的以及近零的超平坦色散光子晶体光纤。在此基础上,对近零的超平坦色散光子晶体光纤进行了不敏感性分析,发现此类光纤对最优的结构具有参数不敏感性,证明这种光纤具有良好的鲁棒性。而且,给出了此类光子晶体光纤结构可行的制造方案。 (3)设计了一种在1.55μm波长处有效模场面积高达102μm2,同时在1.23~1.65μm宽的波段范围内色散为0.2±1 ps/(km·nm)的大模场面积近零色散平坦光子晶体光纤。这种光子晶体光纤仅通过减小 HF1包层最里面的一圈空气孔的孔间距来同时调控光纤色散和有效模场面积,结构简单,容易生产制造,在光通信和光传感等领域中具有潜在的应用价值。