光子晶体光纤（Photonic crystal fiber,PCF）具有周期性结构和无截止单模特性,通过改变光纤的结构参数即可实现模场尺寸可调、色散可控等特性,被广泛应用于光场调控以及非线性光纤光学领域,在超连续谱产生（Supercontinuum generation,SCG）的研究中具有重要应用。光纤中的矢量光场是一种非均匀偏振光场,由于其偏振状态会随着空间分布的变化而发生改变,在光束的单色横截面上,偏振状态各不相同,因而表现出很多新的光学现象,成了光学领域的研究热点之一。本文基于纤芯中心具有空气孔的石英PCF和As₂Se₃PCF研究了不同矢量模式的光场分布、限制损耗、有效折射率及色散特性,并对As₂Se₃PCF中基模(HE₁₁)以及高阶模(TE₀₁、HE₂₁、TM₀₁)泵浦情况下的SCG进行模拟研究。主要研究结果如下:一、设计PCF结构,建立光纤结构的物理模型。通过控制结构参数来获取理想的光纤有效折射率特性及色散、损耗特性。数值分析了光纤中心空气孔直径（从0到1.5μm）以及占空比（从0.70到0.87）对PCF相关特性的影响。在石英PCF和As₂Se₃PCF中,当占空比为0.75时,随着光纤中心空气孔直径的增大,基模与高阶模之间的有效折射率差异(δ_neff)减小,而三个高阶模式之间的δ_neff在逐渐增大。在石英PCF中,中心空气孔直径为1.0μm时,随着占空比的增大,相邻模式之间的δ_neff也在逐渐增大。在波长2μm处,占空比为0.70时,基模与高阶模之间的δ_neff最大达到0.03053,而高阶模之间的δ_neff最大达到0.01199。As₂Se₃PCF中,在长波处,由于中心空气孔的大小（0.5-1.5μm）远小于传输的波长范围（5-10μm）,所以基模中心空气孔中有场增强的现象发生。在波长5μm处,占空比为0.75时,基模与高阶模之间的δ_neff为0.03098,高阶模之间的δ_neff达到0.06867。模式的色散特性受结构波动较大,基模的色散曲线相对高阶模变化更平稳。高阶模式的反常色散区也比基模的反常色散区更宽,这一特性对于SCG的产生有重要影响。优化后的As₂Se₃PCF的损耗在1-9μm波段保持在～1 d B/m以内,保证了PCF在中红外波段的应用。二、基于As₂Se₃PCF,研究了基模(HE₁₁)以及高阶模(TE₀₁、HE₂₁、TM₀₁)泵浦情况下的SCG以及SC的相干性。对光纤中心空气孔直径从0到1.5μm每隔0.5μm进行模拟,HE₁₁模式泵浦时,超连续谱（Supercontinuum,SC）的范围依次是1.2-6.0μm、1.9-8.5μm、2.0-8.0μm和1.7-7.3μm。TE₀₁模式泵浦时,SC的范围依次是1.2-6.0μm、1.2-5.5μm、1.2-6.0μm和1.4-6.5μm。HE₂₁模式泵浦时,SC的范围依次是1.2-7.5μm、1.2-5.0μm、1.2-5.0μm和1.2-5.5μm。TM₀₁模式泵浦时,SC的范围依次是1.2-8.1μm、1.2-7.0μm、1.2-6.4μm和1.1-6.6μm。HE₁₁模式的第一个零色散波长（Zero-dispersion wavelength,ZDW）长于其他高阶矢量模式,有利于通过孤子效应的产生更长波段的光。TM₀₁模式的第二个ZDW低于其他矢量模式,因此两个ZDW之间的间隔更短,有利于长波方向产生色散波。因此HE₁₁与TM₀₁模式产生了相对较宽的SC。由于峰值功率过高,噪声被放大,导致产生的SC的光谱的相干性普遍较差。