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。

以二氧化硅为基材, 优化设计了一种圆空气孔六角点阵光子晶体光纤, 通过减小纤芯内层6个小空气孔以增加模场面积, 降低非线性系数. 采用时域有限差分法结合完美匹配层吸收边界条件, 对该光纤色散、非线性、约束损耗和基模模场与光纤结构参数之间的关系进行了数值分析. 结果表明, 该光纤呈现一定的超低损耗低非线性色散平坦特性, 其在最优结构参数下通信波长处的约束损耗小于10－7 dB·km－1, 在波长1.55 μm和1.31 μm处约束损耗分别为2.93×10－8 dB·km－1和7.33×10－10dB·km－1, 且波长从1.05 μm到1.65 μm色散值大约为0±1.7 ps·km－1·nm－1, 呈现双零色散点和较长波长范围的色散平坦特性. 在低损耗通信波长1.55 μm附近非线性系数约为4.88 km－1W－1. 该光纤呈现的超低损耗低非线性平坦色散能力, 可用于长距离大容量高速光通信系统.

针对光子晶体光纤的非线性问题，设计了新型准光子晶体光纤结构。所设计的准光子晶体光纤的纤芯采用圆形空气孔，中心孔作为缺陷，前3层通过小孔结构形式实现内包层。结构的电磁场分析表明：随着入射角的增大，横向磁场模式的禁带会明显变窄，横向电场模式的禁带会明显变宽。参数分析后得出以下结论：在光通信的1 550 nm波长附近,结构的色散曲线表现了高平坦的特性；通过控制孔间距或者空气孔层数能实现限制损耗的控制，进而将损耗限制到非常小甚至为0的阶段。

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。

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)。

提出了一种新型双包层结构的微结构光纤(MOF)，利用有限元法对其模场面积、损耗及色散系数随波长的变化规律进行了数值模拟与分析，并在相同条件下与传统的双包层MOF作了比较。结果表明，该种光纤不但结构新颖，而且较传统光纤有更优异的色散性能。通过合理优化，设计了几种在500 nm波长范围内保持低平色散和较大模场面积的新型双包层MOF。这种光纤结构的提出对以后的理论研究和工艺制备具有一定的参考意义。

设计了一种新型的光子晶体光纤(PCF)，使其能同时实现高非线性，超平坦色散和低损耗。通过基于全矢量有限元算法的模拟软件COMSOL，分析加了各向异性完美匹配层的八层空气孔光子晶体光纤的有效模场面积，色散特性以及光纤的限制损耗。数值模拟结果指出在波长1.55 μm处可获得36.2 W-1·km-1的高非线性系数。在1.37~1.70 μm共330 nm波长范围内，光子晶体光纤的色散值可达到(0.3±0.3)ps/(nm·km)，同时限制损耗在1.37~1.62 μm波长范围始终低于0.1 dB/km。

为了得到一种新的具有低限制损耗和平坦色散的光子晶体光纤，设计了具有6层空气孔的正八边形结构，将包层分布为3种不同空气孔直径d1,d2,d3，采用多极法数值模拟了这些结构参量对其色散特性和限制损耗的影响。得到在1.3μm~1.72μm波长范围内，光纤的色散系数介于-0.1ps/(km·nm)~0.58ps/(km·nm)之间，在波长1.55μm处的限制损耗达到了0.16dB/km的平坦色散低限制损耗光子晶体光纤。结果表明，特殊的八边形结构比较适合用于平坦色散低限制损耗光子晶体光纤的研究。这一结果对于光子晶体光纤在光通信的应用是有帮助的。