由于灵活的结构设计光子晶体光纤具有传统光纤不具备的许多优异特性,在光纤的气孔中进行材料填充可以极大地提升其性能、扩展其应用范围。利用光子晶体光纤体积小、微结构可调、易于集成化等优势,将其制作成光子器件已成为光电子器件领域的一个新的研究热点,也越来越被科研工作者以及光纤制备企业所青睐。本文主要从结构设计和材料填充两方面出发,设计了基于光子晶体光纤的偏振滤波器、折射率传感器和偏振分束器。通过对光子晶体光纤制备技术进行深入的实验探索和理论分析,获得了制备光子晶体光纤的二次拉制和气压控制技术。制备出多种结构的光子晶体光纤,并对制备的多芯光子晶体光纤进行了弯曲和温度传感的实验研究。本文的主要工作包括:（1）设计了三种基于光子晶体光纤的单通信波段偏振滤波器,并对其性能进行了深入的分析。一种是Ⅴ型结构光子晶体光纤偏振滤波器,在通信波长1.31μm处y偏振方向上的限制损耗为434dB/cm;当光纤长度为1000μm时,对应的串扰值为353.74dB。另一种是具有双种晶格阵列的光子晶体光纤偏振滤波器,填加液体分析物后,在波长1.55μm处,y偏振方向上的纤芯损耗为572.55dB/cm;当光纤长度为800μm时,对应的串扰值为379.75dB。第三种是金覆膜高双折射光子晶体光纤偏振滤波器,在通信波长1.31μm处,y偏振方向上纤芯模式的损耗可以达到924.96dB/cm;当光纤长度为500μm时,对应的串扰值可达389.15dB。（2）设计了两种双通信波段偏振滤波器,它们都可以在通信波长1.31μm和1.55μm处同时实现高性能的偏振滤波。其中一种是矩形晶格双通信波段光子晶体光纤偏振滤波器,在通信波长1.31μm和1.55μm处,限制损耗分别为569.83dB/cm和719.25dB/cm;当光纤长度为700μm时,对应的串扰值分别为-335.62dB和407.87dB。填充液体后,在两通信波长处得到的限制损耗分别为831.7dB/cm和580.53dB/cm;当光纤长度为700μm时,对应的串扰值分别为-493.86dB和323.67dB。另一种是八边形双波段光子晶体光纤偏振滤波器,在通信波长1.31μm和1.55μm处,得到的限制损耗分别为542.78dB/cm和729.47dB/cm;当光纤长度为700μm时,对应的串扰值分别为318.59dB和-412.73dB。（3）设计了两种光子晶体光纤折射率传感器,其中一种是基于双芯耦合的高灵敏度传感器,其灵敏度可达到22071nm/RIU。另一种是气孔圆形排列的金覆膜偏心光纤传感器,其灵敏度为4939.29nm/RIU,该传感器是在光纤的外边缘上镀金膜,其制备工艺要比在气孔内壁上镀金膜和抛光成D型后再在抛光面上镀金膜要容易很多,而且对液体分析物能够做到实时监控。另外,设计了气孔圆形排列的分束长度极短的双芯光子晶体光纤偏振分束器,达到的最短分束距离为72.43μm,在波长1.55μm处获得的消光比为-151.42dB。（4）提出阶梯型堆积法制备光子晶体光纤预制棒。对一次和二次拉制光子晶体光纤实验进行了对比研究,并对二次拉制的关键技术进行了详细的分析。通过对高温炉温度、送棒速度和牵引速度进行合理调配,采用二次拉制技术成功的将光子晶体光纤外径降到了标准尺寸125μm,并制备出单芯光子晶体光纤、双芯光子晶体光纤、中心七芯光子晶体光纤、分散型七芯光子晶体光纤、中心大气孔带隙型光子晶体光纤和单空芯带隙型光子晶体光纤。（5）对气压控制技术在光纤微结构调控中的作用进行了深入研究,利用外加套管和气压控制技术成功的将光子晶体光纤纤芯尺寸降到了 4μm以下。通过对气压阈值、高温炉温度、送棒速度和牵引速度进行协调控制,制备出单芯光子晶体光纤、双芯光子晶体光纤、七芯光子晶体光纤、熊猫型光子晶体光纤、V型光子晶体光纤、扇型光子晶体光纤和柚子型光子晶体光纤。通过向毛细管中填加银丝制备出单银丝型光子晶体光纤、双银丝型光子晶体光纤和填充银丝的熊猫型光子晶体光纤,并在熊猫银丝型光子晶体光纤的测试中检测出了明显的表面等离子体共振现象。（6）将课题组制备的双芯光纤、偏双芯光纤和三芯光纤制作成弯曲传感器,搭建弯曲传感系统和温度传感系统后分别进行了弯曲传感实验和温度传感实验。当双芯传感光纤长度为207mm,正向和负向弯曲时测得的曲率灵敏度分别为4.64364nm/m-1和-4.648nm/m-1,通过曲率测量可以判别传感光纤的弯曲方向;测得的温度灵敏度为-1 3pm/℃。当偏双芯传感光纤长度为105mm时,其曲率和温度灵敏度分别为-3.83993nm/m-1和21pm/℃。当三芯传感光纤长度为150mm时,其曲率和温度灵敏度分别为-7.27039nm/m-1和-20pm/℃。当三芯传感光纤长度为68mm时,其曲率和温度灵敏度分别为2.42419nm/m-1和-7pm/℃,实验表明温度对曲率造成的交叉干扰很小。