提出一种以新型聚合物Topas作为基底材料的类摩天轮型多孔芯光子晶体光纤。利用时域有限差分法对光纤的双折射率、损耗及色散等特性进行数值模拟。结果表明：该光纤在3~6 THz的工作频段内可提供10^-1数量级的双折射率，在4 THz处达到0.1085的超高双折射率、10^-1 dB/cm的总损耗、10^-16 dB/cm的极低限制损耗和2.4×10^-14 dB/cm的低弯曲损耗；该光纤在3~5.5 THz频率范围内拥有近零色散值，为±0.11 THz^-2·cm^-1。该光纤的良好特性对太赫兹光器件以及偏振传感等领域的发展具有促进作用。

设计了一种具有高负平坦色散特性的压缩型高双折射光子晶体光纤。为了获得高双折射特性, 光纤包层采用压缩三角格子和椭圆空气孔的结构; 为了提高控制色散的灵活性, 在纤芯加入小的缺陷空气孔。基于超格子构造法, 详细地模拟分析了光纤的双折射、色散特性。研究结果表明: 在波长1.3~1.8 μm的宽波段范围内, 可获得高负平坦色散且色散值约为-667 ps·nm-1·km-1, 色散值在±7 ps·nm-1·km-1的范围内变化; 双折射在波长研究范围内都实现了10-2的高数量级, 且在1.55 μm处可达到2.21×10-2。基于此种光纤的高负色散特性和高双折射在光传输系统及光纤传感有广泛应用。

基于非线性薛定谔方程，数值研究了色散平坦渐减光纤中非线性啁啾脉冲的传输及超连续谱的产生。研究结果表明，初始啁啾对脉冲传输及超连续谱产生的影响与泵浦条件和光纤参量的选取有很大关系。当色散平坦渐减光纤具有小的归一化二次色散系数时，适当的正啁啾能显著增强超连续谱的带宽，而负啁啾和太大的正啁啾抑制超连续谱的带宽。能增强超连续谱带宽的正啁啾有一个较宽的范围，但随着输入脉冲孤子阶数的降低，该范围将变窄。当色散平坦渐减光纤具有大的归一化二次色散系数同时输入脉冲为低阶孤子时，初始啁啾对超连续谱带宽的增强效果不明显，初始啁啾接近为0时可产生最宽的超连续谱。

利用矢量光束传输法研究了温度对填充乙醇六边形折射率引导型光子晶体光纤色散、有效面积和非线性的影响。结果表明：温度对色散平坦区域内的色散影响比较大，而且温度越高，色散平坦区间变宽；在平坦区域的短波长范围，温度对色散的影响变化更大，曲线更平坦；温度在长波长比短波长处对光模场面积和非线性系数影响更大；在平坦区域某一波长处，随温度的增加，色散和非线性系数随着升高。研究结果为设计新型光通信和光传感器件提供了理论参考。

优化设计了一种由两种不同大小的空气孔组合而成的双包层六边形空气孔格点光子晶体光纤，并研究了该类光纤的几何参数对色散的影响。结果表明调节包层中空气孔的大小及孔间距,可以容易调节色散及低色散带宽、非线性等性能。优化设计可以得到在C和L波段近零平坦的色散，其色散变化为(0±1.8) ps·km-1·nm-1。

基于广义非线性薛定谔方程, 通过数值模拟研究了色散平坦渐减光纤中抽运残余成分的抑制.研究结果表明: 超连续谱的形状由输入孤子阶数N、归一化二次色散系数Δ2和归一化有效光纤长度ξ0决定.对于给定N和给定Δ2值的抽运脉冲, 超连续谱的形状依赖于ξ0.通过合适地选取ξ0, 抽运残余成分可以被有效地抑制并获光谱平坦度令人满意的超连续谱.为了获得参量ξ0的最优值, 引入了S因子评价超连续谱的波动.S因子值越小, 所产生的超连续谱越平坦.保持N和Δ2不变, 计算了ξ0取不同值时, 所产生的超连续谱的S因子.当S因子达到最小值时, 抽运残余成分被抑制到最大限度, 并获得最平坦的超连续谱, 相应的ξ0值即为归一化参量ξ0的最优值.计算了N在1.0~2.2范围内, ξ0的最优值.结果显示当N降低时, ξ0的最优值增大.为产生具有弱残余抽运成分的超连续谱, 抽运脉冲采用低阶孤子要优于高阶孤子.

利用硫系光子晶体光纤色散可控特性，设计了一种宽带超低色散平坦硫系光子晶体光纤，采用多极法研究了孔间距和占空比等参量对色散曲线的影响.通过优化包层中不同层数空气孔的直径，获得内两层气孔半径为0.7 μm，外两层气孔半径为0.8 μm和孔间距为5 μm的光子晶体光纤结构.模拟结果显示，该光纤在3~5 μm波段可实现宽带色散平坦，且色散绝对值低于3.8 ps·nm－1·km－1.

设计了一种新型多孔光纤，利用有限元法数值模拟了结构参数变化对其色散系数、模场面积、非线性系数的影响。研究表明，该种光纤不仅结构简单，而且具有非常优越的色散性能。经过合理优化，设计了在900 nm的超宽波长范围内保持低平色散并具有三个零色散点（λ=1.0 μm，λ=1.53 μm，λ=1.81 μm）的多孔光纤。该结果对新型光纤的设计具有一定的指导意义。

设计了几种在较宽的通信区域色散平坦的准光子晶体光纤(PQF), 借助于全矢量有限元法, 分别研究了基于双包层结构的2种准晶格光子晶体光纤的色散特性。数值模拟结果指出: 对于PQF1, 通过合理选择结构的参数, 在光通信窗口1.45~1.65 μm的范围内准光子晶体光纤的色散数值可以控制在-2.41±0.28 ps/(km·nm)。小幅度增大孔间距, 可在1.350~1.736 μm的较宽波长范围内得到一条近零平坦色散曲线, 其色散值|D|可以控制在1 ps/(km·nm)左右, 达到-0.45~0.57 ps/(km·nm)。对于PQF2, 在1.45~1.68 μm的范围内其色散值可以控制在4.795±0.355 ps/(km·nm)。

为了研究最内层空气孔的大小以及空气孔的占空比改变对光子晶体光纤的非线性系数、色散的影响, 采用全矢量有限元方法, 进行了理论分析和实验验证, 取得了非线性系数、色散系数随频率和结构参量的变化数据。结果表明, 三角晶格结构的非线性系数大, 色散较平坦, 能够在400nm~1160nm保持单模传输, 非线性系数达到172km-1·W-1, 在0.65μm~1.0μm范围内具有超平坦色散。这一结果对光通信领域的研究是有帮助的。