The propagation loss of a fiber can be increased by coupling core mode and surface mode which will deteriorate the performance of photonic bandgap fiber (PBGF). In this paper, we presented an aircore PBGF for gas sensing applications. By designing Λ = 2.63 μm, d = 0.95 Λ, and Rcore= 1.13 Λ, where Λ is the distance between the adjacent air holes, the fiber was single-mode, no surface mode was supported with fiber, and more than 90% of the optical power was confined in the core. Furthermore, with optimizing the fiber structural parameters, at wavelength of l = 1.55 μm that is in acetylene gas absorption line, significant relative sensitivity of 92.5%, and acceptable confinement loss of 0.09 dB/m, were simultaneously achieved.

为数值研究中央空气纤芯半径对六重对称带隙导光型光子晶体光纤基模特性的调节, 采用全矢量平面波与多极方法分别计算出该类光纤的带隙结构及不同中央空气纤芯半径时可能存在基模的有效折射率, 由有效折射率分析了基模色散、非线性和限制损耗特性。数值结果表明, 中央纤芯半径越大, 色散越大, 长波长段色散随入射波长在零色散附近振荡变化, 在某一特定波长时非线性系数随中央纤芯半径的增大而增大；基模限制损耗总体随入射波长的增大而减小, 在某些纤芯半径处出现振荡特性。

加热单模光纤可以增大光纤等效纤芯半径，进而增大单模光纤的模场。根据粒子扩散方程建立了加热扩芯光纤的理论模型，并对其模场特性进行了数值分析。对两种单模光纤进行了加热扩芯技术实验研究，将模场直径增大3倍左右。监测了加热扩芯带来的损耗，实验发现掺杂浓度更高的单模光纤加热扩芯损耗更小。

表面模与纤芯基模耦合是使双空芯光子晶体光纤产生无耦合点的根本原因。为进一步探究双空芯光子晶体光纤中表面模的产生及控制机理，采用平面波展开和全矢量有限元法，分析了纤芯周围石英环相对厚度和纤芯的截切半径对表面模和无耦合点的影响。结果表明，纤芯截切半径固定时，随着石英环相对厚度的增大，无耦合点向长波长方向移动；石英环相对厚度固定为1时，纤芯最佳截切半径为0.9Λ～1.0Λ，可以较好地抑制表面模。这为新型双空芯光子晶体光纤的结构设计和现实应用提供了理论依据。

利用光波导理论及均匀展宽四能级模型，研究了宽带放大器用阶跃型折射率分布碲基掺铒光纤的结构参量－纤芯半径和相对折射率差的设计考虑．理论研究表明，在单模传输条件下，为获取最大信号增益，宜选择相对折射率差大的碲基掺铒光纤来构建光纤放大器．相对折射率差一定的情况下，在高泵浦功率、小信号输入或光纤长度短于各信道最佳增益长度时，选择纤芯半径大的碲基掺铒光纤可以得到大的信号增益；反之，宜选择纤芯半径小的碲基掺铒光纤．

应用有限差分光束传播法和平面波展开法分别计算得到光子晶体光纤的基模有效折射率和包层有效折射率,结合阶跃折射率光纤的模色散方程解出该结构的等效芯半径.通过对不同结构下光子晶体光纤的研究,找到其等效芯半径随结构参数的变化规律,并根据计算结果将此规律以近似公式的形式给出.该分析和结果可为利用有效折射率法分析光子晶体光纤时等效芯半径的选取提供一定的理论依据.