光子晶体光纤的色散和非线性是超连续谱应用的两个重要领域,其中双零色散光子晶体光纤成为研究非线性效应的重要选择。本文从理论上研究了折射率引导型光子晶体光纤的双零色散特性,非线性特性,损耗特性。并设计了相应的光子晶体光纤,主要内容包括:首先应用多极法研究了正六边形结构光子晶体光纤在波长0.8~1.8μm的双零色散特性,色散斜率和具有双零色散光子晶体光纤的非线系数随波长的变化规律。分析了相同结构参数的正六边形、正八边形、正十边形光子晶体光纤在0.8μm和1.55μm附近的色散系数、色散斜率、非线性系数和限制损耗。得到了正六边形结构更易于色散补偿和高非线性光子晶体光纤的研究;正十边形光子晶体光纤色散更加平坦,限制损耗更低;包层结构越接近圆形的光子晶体光纤的限制损耗越低,非线性系数越低,色散越平坦的结论。其次设计了一种新的具有低限制损耗和色散平坦光子晶体光纤结构,分析了每个结构参数对光子晶体光纤色散和限制损耗的影响,得到了在1.31~1.6μm波长范围内,光纤的色散系数介于-0.11~0.58 ps/km/nm之间,波长1.55μm处的限制损耗是0.16 dB/km的平坦双零色散和低限制损耗的光子晶体光纤。最后分析了光子晶体光纤的非线性,阐述了提高光子晶体光纤非线性系数的两种途径。设计了一种简单双包层结构的宽带双零色散高非线性光子晶体光纤,分析了每层结构参数变化对光子晶体光纤双零色散、色散斜率和非线性特性的影响。又设计了简单正六边形结构的平坦双零色散高非线性光子晶体光纤,并且测试了高非线性光子晶体光纤的非线性。