基于模式截止法,设计了两种超宽带单偏振单模方形阵列液晶填充光子晶体光纤,利用全矢量有限元法分析了光纤纤芯中额外空气孔、纤芯孔间距及纤芯液晶填充孔径对单偏振单模传输特性的影响。所设计的带宽可调谐的超宽带单芯单偏振单模光子晶体光纤,其单偏振单模传输可在0.75~2.59 μm波段范围内调谐,限制损耗低于0.1 dB·km ^-1对应的单偏振单模传输带宽为970 nm。所设计的另一种光纤是在0.98~1.74 μm波段范围内具有单偏振单模传输特性的双芯光子晶体光纤,将其应用于波分复用系统的波分解复用器中,制备了一种长度仅为1.06 mm的光子晶体光纤波分器,实现了具有单偏振单模传输特性的1.31 μm和1.55 μm光分束。

硅基(SOI)波导是近年集成光电子和集成波导的重要方向。对硅基纳米波导进行数值计算，讨论了空气包层和SiO2包层两种情况的双模传输特性，得到两种包层结构的双模工作区域和双模拍长与波导结构的关系。研究了SOI纳米波导中双模干涉现象以及双折射和温度对双模干涉的影响。

利用模式理论和传输矩阵法，对基于包层空气孔排布为正八边形对称结构的光子晶体光纤光栅(PCFG)的模式截止特性以及谐振特性进行了研究，得出了此种光子晶体光纤光栅的模式截止条件和可传导的模式，并利用得到的模式截止条件，提出利用相位匹配条件设计相应的光纤光栅周期来得到满足需要的谐振波长，同时给出了谐振峰的反射谱图。研究表明，通过合理选择此种光子晶体光纤光栅的结构参数，可以实现需要的单模传输以及定制波长处的主谐振峰的谐振。所研究的基于包层空气孔排布为正八边形对称结构的锗掺杂光子晶体光纤光栅有望更好地应用于光子晶体光纤光栅传感领域。

文章基于带有各向异性完全匹配层(PML)吸收边界条件的紧凑二维频域有限差分法对八角格子光子晶体光纤(O-PCF)的模式和色散特性进行了研究。利用有效面积法分析了八角格子和六角格子光子晶体光纤(H-PCF)的基模和多模截止特性, 得到非限制模、基模及多模的相图。比较发现, 填充率和空气孔间距相同时, O-PCF的单模运转区域宽于H-PCF, 更易用于色散补偿。

在光子晶体光纤芯区的圆空气柱中填充向列相液晶,用电场控制液晶分子的排列方向,构成了一种光子晶体液晶光纤。用阶跃有效折射率模型研究了电场、工作光波长及光纤结构参数对可调光子晶体液晶光纤的双折射和模式截止特性,并用E7液晶进行了数值计算。结果表明这种光纤的双折射值随电场增大而增大,增大电场和减小光波长可使光纤由单模传输变成多模传输,减小包层中空气孔的相对孔径引起光纤中单模与多模界面向短长波方向移动,包层的相对孔径小于014左右时光纤出现无截止单模传输,此值小于没有液晶填充PCF出现无截止单模传输时的包层相对孔径,电场的变化不会对无截止单模传输产生影响。

基于带有各向异性完全匹配层吸收边界条件的紧凑二维频域有限差分法(2D-FDFD)对八角格子光子晶体光纤(O-PCF)的模式分布、模式截止特性以及色散特性进行了数值模拟。通过计算八角格子光子晶体光纤前20个模式分布发现,其模场形状比六角格子光子晶体光纤(H-PCF)的好,更接近于圆形; 利用有效面积方法分析了八角格子和六角格子光子晶体光纤基模和二阶模的截止特性,得到了非限制模、基模和多模的相图。比较发现相同填充率和空气孔间距时,八角格子光子晶体光纤的单模运转区域要比六角格子光子晶体光纤的宽,且更易用于色散补偿。

推导了介电常数张量和磁导率张量中各分量带有不同符号的单轴各向异性异向介质平板波导的导行条件.根据分量符号的正负组合,分情况讨论了导行TE波的偶模特性,画出了平板波导中为实横波数时的布里渊图.结果表明,在特定条件下此平板波导中有无穷多导模,这与传统介质波导及各向同性异向介质平板中只有有限数量模式存在有很大不同.此外,还发现当分量参数满足一定条件时,出现了多个虚横波数的传输模式解,并且该模式存在高频截止.

“无限单模传输”特性是光子晶体光纤最引人注目的特性，Birks等用有效折射率模型对其进行了合理的解释，但定量分析误差很大，而且由于进行了标量近似，填充比较大时不适用。我们仍采用该法，但作了改进：(1)有效纤芯半径和二阶模截止的归一化频率的选取更准确；(2)采用了全矢量方法。研究了光子晶体光纤的模式截止特性，得到了在不同结构参量下归一化频率与相对波数的依赖关系和二阶模截止的相对波数与结构参量的依赖关系，并由后一关系曲线及其渐近线将光子晶体光纤的工作区域划分为无限单模、单模和多模区域。结果与其它数值方法的结果一致性很好，而且方法较其它方法更为简便。

导出了由两种材料构成的多量子阱光波导的模式截止方程，并讨论了Si衬底上生长的应变GexSi1-x/Si多量子阶光波导的模式截止特性。