近年来随着光纤通信技术的迅猛发展,光纤作为这种通信方式的传输媒介,也逐渐成为一种成熟的通信媒介,光纤不仅广泛地应用在通信传输领域,在传感器、光纤激光器等领域也有广泛的应用。而单一材料制成的包层具有周期性排列空气穴的光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber)因为其独特的结构特性是作为设计色散平坦光纤和色散补偿光纤的重要选择,光子晶体光纤是光纤换代的关键技术。本文主要完成了如下工作:首先在阅读了国内外文献的基础上,对模拟光子晶体光纤的色散特性的方法进行了深入研究,介绍了对光子晶体光纤的色散特性进行数值模拟的快速矢量有效折射率法,并验证了这种快速矢量法的正确性和可靠性。其次利用快速矢量法对光子晶体光纤的色散特性进行了数值模拟与分析,模拟不同波长范围的双零色散光子晶体光纤。通过改变光子晶体光纤包层的空气孔节距A或空气孔半径r可以有效地调节其色散特性,设计出了在光通信波段接近于零色散的色散平坦光子晶体光纤;在钛宝石飞秒激光器的0.8μm工作波长附近,设计出了近零平坦色散光子晶体光纤,这样有利于产生超连续谱,从而对全光通信的发展产生重要意义。第三根据光子晶体光纤的色散补偿原理,设计出了窄带大负色散补偿光纤和宽带色散补偿光纤;在1.55μm处设计出了可以对其长度100倍以上的标准单模光纤同时进行色散和色散斜率补偿的光子晶体光纤。最后在MATLAB平台设计了基于快速矢量法的光子晶体光纤优化设计系统。系统能够快速对光子晶体光纤的色散进行数值模拟,并且准确的找到最优光纤的结构参数,比人工录入效率有很大的提升,准确度也更高。