超连续谱是指当一束窄线宽的激光泵浦脉冲，入射到光学介质中时，因为光谱展宽和新光谱成份的产生而构成的一个被极大展宽了的宽带光谱。在光谱的展宽过程中，群速度色散和诸如自相位调制、四波混频及受激拉曼散射等非线性效应起到主要作用。作为一种新型的高亮度宽带光源，超连续谱光源因为其广泛的应用前景受到人们的关注。近年来，光纤，尤其是新型微结构光纤，因为其独特的波导性质，成为产生超连续谱的理想介质。通过使用不同基质材料的光纤，调整光纤的结构参数，可以方便地对光纤的色散和非线性效应进行控制，进而获得需要的超连续谱。　　本论文以新型微结构光纤的设计和制备为立足点，重点研究光纤中的非线性效应和超连续谱的产生。本论文总共包括六章。第一章是绪论，介绍本领域研究进展，第二章介绍光纤中脉冲传输的基本理论，这两章是本论文的基础。第三、四、五章为本论文核心内容。第六章是对论文工作的总结及对下一步工作的展望。　　绪论部分介绍了用于超连续谱产生的特种光纤，综述了各种光纤的特性。概述了超连续谱的理论及实验研究进展。总结了超连续谱的应用。进而提出本文的研究目的和意义。　　第二章介绍光纤中的光脉冲传输。通过麦克斯韦方程组的解说明了光纤中的模式理论等光纤光学的基本原理。介绍了非线性光学现象，主要阐述了在光纤中广泛存在的三阶非线性效应。引入描述光脉冲在光纤中传输演化过程的广义非线性薛定谔方程。通过对其解析解形式的分析，说明超连续谱展宽的机理。介绍了数值求解该方程的分步傅立叶方法。　　第三章通过数值方法，研究了硫系-氟化物复合光纤及其中的超连续谱产生。对于这种新型光纤，分析了其光纤基质玻璃的选择和制备可行性。研究了阶跃折射率复合光纤中的色散情况，将光纤的零色散波长移动到可以和稀土掺杂商用激光器匹配的波段，进行了超连续谱产生的模拟和光谱相干性的讨论。通过对其超连续谱展宽机理的分析，提出使用微结构全固态复合光纤改进其光谱相干性。分析了微结构光纤结构参数变化对光纤色散的影响。数值模拟结果表明，在一段不足1 cm的复合微结构光纤中，当泵浦峰值功率为175 W，泵浦波长为1950 nm时，可以产生波长范围1250nm到2750nm的超连续谱。这段超连续谱具有良好的相干性。通过提高泵浦功率至千瓦量级，可以获得1-5μm的中红外波段超连续谱。　　第四章提出了使用石英-空气孔微结构光纤进行波长转换的理论方案。1.3μm波段的光源具有良好的应用价值，但是其不易通过传统的方式获得。本章首先研究孤子和色散波的理论，在此基础上提出了获得1.3μm附近高效光脉冲的方案。该方案利用成熟的1μm附近Yb激光器作为泵浦光源，通过光纤中的孤子效应和红移色散波的产生，将泵浦能量转移到1.3μm附近的波段。研究了泵浦功率，初始啁啾的不同对于波长转换效率的影响。数值模拟结果表明，该方案能够满足这一特定波长的孤子和红移色散波的相位匹配条件，将76.6％的能量转换到1.24至1.4μm的波长范围。最后，研究了产生的脉冲的相干性，讨论了脉冲压缩的可行性。　　第五章是用于超连续谱产生的特种光纤的制备及性能测试的研究。在第一部分，首先介绍了光纤块体材料的测试，预制棒的制备，光纤的拉制等步骤，其次提出了一种可用于非线性效应研究的新型碲酸盐保偏光纤。在这种光纤中，可以通过简单的结构设计达到10-3量级的双折射度。实际制备了这种微结构光纤，证明了这种设计的可行性。其制备流程和方法类似于传统阶跃折射率光纤的制备，易于在实验室中获得。本章的第二部分提出了一种用于超连续谱产生的全正平坦色散阶跃折射率光纤并对制备了这种光纤。这是一种以石英为包层材料，硅酸盐玻璃为纤芯材料的复合光纤。数值模拟结果表明，该光纤实现了1.3-2μm波段的全正平坦色散。利用不同波长的超快激光泵源对该光纤的超连续谱性能进行了实验研究。结果表明，这种光纤在1μm、1.5μm和1.7μm中心波长的泵浦下，都能够产生宽带的超连续谱。超连续谱的展宽主要是由于自相位调制的作用，得到的光谱平滑，表明该光纤是一种理想的可用于超连续谱产生的非线性介质。　　最后是论文的结论部分。总结了全文结果，指出了本文的创新点，对未来工作进行了展望。