本文从理论和实验两方面研究了具有光学质量的亚微米直径光纤作为低损耗光波导应用的可能性和可行性。主要内容包括：亚微米直径光纤传输特性的理论计算，高质量亚微米直径锥形光纤的制备，亚微米直径锥形光纤中的非线性现象，制备低信道间隔的单模光纤波分复用器，以亚微米光纤作为传感元件组成Mach-Zehnder干涉仪用于生物化学传感。在理论部分，我们系统计算了亚微米直径光纤的光学传输特性，研究了氧化硅的各种材料特性以及光纤拉锥理论。在拉锥光纤的制备方面，我们使用自制的条形电加热炉拉锥方法成功拉制出了相对较长且连续不断的直径可小至650nm的光纤，其光学损耗约为0.1dB/cm 。为了观察其中的受激拉曼散射过程，我们以锁模皮秒激光器输出的532 nm激光作为泵浦光源输入制备所得亚微米光纤，仅用5微瓦的激光平均功率就在长度为12 cm 的亚微米光纤中成功的观测到受激拉曼散射等非线性光学现象。并利用同样的熔锥装置制备了低信道间隔的单模光纤WDM，最小信道间隔达3.01nm。此外，还以氧化硅纳米线作为传感元件组成Mach-Zehnder干涉仪用于生物传感，并做了初步实验，但由于目前制备的纳米线直径还不是足够小，所以实验结果并未达到理论预期。但对于影响灵敏度的关键因素有了较为全面的认识，对以后进一步实验有很大指导作用。 本文工作意义在于：使用亚微米光纤作为光波导，可以使低损耗光波导的直径实现从目前的波长量级到亚波长量级的突破。以这种小直径光纤制作的微光子学器件将极大限度的缩小器件尺寸，使其在高密度光集成、光通信和光传感等方面具有潜在的应用价值。