利用全矢量有限元法分析了光子晶体光纤(PCF)的结构参量对其本征模场分布的影响。数值计算结果表明, 具有多层空气孔、多层纤芯、大孔间距和大占空比的结构更有利于将光场约束在纤芯中, 纤芯层数、孔间距和占空比的增加均会导致PCF本征模场出现更高阶次的模式。纤芯层数和孔间距的增加会对由占空比减小所引起的功率泄漏进行一定的补偿, 通过减小空气占空比、增加纤芯层数和孔间距, 可实现大模场单模传输的可行性。对于4层空气孔、2层纤芯、占空比为0.01、孔间距为20 μm的PCF, 在保证单模传输的条件下, 纤芯半径可达40 μm, 有效模面积为3717 μm2, 纤芯功率集中度为68.32%。

提出了一种在矩形金属沟槽中插入两块相同的矩形硅核的新型杂化波导结构，基于有限元方法，在波长为1550 nm 时,系统地研究了两块介质核间的距离、介质核的高度、宽度以及介质核与金属间的距离对有效模面积和传播距离的影响。计算结果表明，通过左右狭缝或者中间狭缝的场增强效应，能得到低损耗超小模面积的杂化模，当介质核与金属间的距离比较大时，相对于中间无狭缝的情况，当缝隙为5 nm 时，该结构的有效模面积急剧减小，约减到原来的七分之一，而传播距离略有增长，在50 个波长左右，而且中间缝隙越窄(不等于0 nm)，模面积越小,传播距离越大，介质核越高，传播距离越远而模面积几乎不变。当介质核与金属间的距离比较小时，中间缝隙越小，介质核的宽度越小，模面积越小。

为了得到高非线性低损耗光子晶体光纤，设计了八角格子圆形空气孔组成的光子晶体光纤结构。利用全矢量有限元法并结合完美匹配层吸收边界条件，对该光子晶体光纤的纤芯材料折射率、非线性系数和限制损耗进行了数值模拟。数值模拟结果表明，该光纤呈现高非线性、低损耗和较好的模场约束能力。调整光纤参数为d1=0.77 μm，d2=0.86 μm时可以得到更好的结果，在波长1.55 μm处获得高的非线性系数37.6 km-1·W-1和低限制损耗0.7×10-17 dB/km。

A novel large-mode-area Bragg fiber (BF) is proposed for selectively suppressing the amplified spontaneous emission (ASE) of Yb. Confinement loss can be effectively lowered by adding a layer of F-doped glass near the core of this fiber. The BF can achieve effective suppression of ASE of Yb when the bend radius is 0.15 m at wavelength lower than 1.13 \mu m in theory, and eliminate LP11 mode in mode competition in wavelength range of 1.15-1.2 \mu m.

通过有限元法建立模型，讨论了布喇格光纤设计参量对光子带隙的影响，发现当增加掺锗玻璃环的厚度或折射率时，会使带隙移向长波.通过在紧邻纤芯处施加一层掺氟低折射率玻璃，设计了一种大模面积W型布喇格光纤.计算表明：W型布喇格光纤可以有效减小限制损耗，提高光纤的抗弯曲能力.本文设计的布喇格光纤的纤芯直径为30 μm，在波长1.06 μm限制损耗约为0.1 dB/km，且维持单一横模传输.

光纤的数值孔径是光纤的重要参数, 大数值孔径光纤在激光器和激光感应荧光系统中有很好的应用前景。 光子晶体光纤的数值孔径与传统阶跃型光纤不同, 它与光波长有密切的关系。 因此, 本文用光谱仪测量了不同结构的折射率引导型光子晶体光纤的数值孔径, 并进行了数值模拟, 研究了光波长、 包层空气孔直径、 孔间距等对光子晶体光纤数值孔径的影响, 同时对光子晶体光纤的非线性系数、 宏弯损耗、 截止波长、 有效模面积等与光波长有关的参数进行了研究, 取得了满意的结果

利用包含喇曼增益、抽运消耗、自相位调制、交叉相位调制和群速度色散效应的耦合非线性薛定谔方程组，对千瓦级高功率纳秒脉冲在单模光纤中的传输特性进行了模拟计算.分析了输入脉冲和斯托克斯脉冲的演化过程，研究了大模面积光纤对受激喇曼散射的抑制作用.研究结果表明，采用模面积为530 μm2的光子晶体光纤作为惯性约束聚变脉冲整形系统的传输介质，能有效抑制受激拉曼散射，不但信号衰减较小，而且中心凹陷程度较低.

The numerical study on the performance of large-mode-area (LMA) fibers coiled onto a spool in high power amplifier is carried out as the bend-induced distortion of fiber modes severely affects the output characteristics of amplifier systems. The variations for high-order mode bend distortion with different orientations relative to the plane of the fiber bend are observed and shown. Concerning the practical applications, a bend-resistant LMA fiber with the mode area larger than 1000 \mum2 and excellent high-order mode suppression is designed completely by optimizing the refractive index (RI) and dopant profile. The results indicate that a hybrid profile of RI and dopant is the best choice for LMA fiber with coiling.

提出了以硅为基质、高折射率铋化合物作为纤芯的多固体芯集束型光子晶体光纤(PCF)。该类光纤利用全内反射型机制将传输光场约束在高折射率固体棒芯中,并能输出相同强度的光。通过数值模拟分析了集束六芯六角形和集束八芯四方形两种光子晶体光纤的有效模场面积和非线性系数随抽运波长以及纤芯直径的变化规律,证明了这种光纤同时具有等效的高非线性和大的有效模场面积的特性,可以用于实现高功率频率变换。

从无源光纤的模场理论和有源光纤的速率方程理论出发,给出了任意折射率分布和掺杂分布光纤的有效模面积和基模提取效率的计算方法,并且通过数值计算对几种典型折射率分布和掺杂分布的光纤性能进行了分析和比较,说明复合折射率光纤与其他传统光纤相比,在百微米量级的大模面积光纤中更具有实用性。