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本论文是作者参与国家自然科学基金项目“Tb/s光分组交换关键技术研究”以及国家项目863“多粒度光交换”的主要工作。主要是光子晶体光纤的性能分析和基于UNI的光开关的性能分析。利用厄米高斯展开算法对光子晶体光纤的色散、双折射特性进行了分析，并对传统的UNI结构进行改进，提出了一种可以操作在80Gb/s的光开关。第一部分：光子晶体光纤特性分析(二至四章)利用标量的厄米高斯算法得出了色散曲线，并首次研究了零色散波长随光子晶体结构参数的变化曲线。首次利用改进的厄米高斯算法来研究四孔双折射光子晶体光纤的双折射特性，并得到了预期结果。第二部分：基于UNI和高非线性光纤的光开关特性分析(第五章)提出了一种新的UNI结构，即利用高非线性光纤代替干涉仪中的SOA作为非线性介质，提高了解复用速率。对影响UNI性能的参数进行了分析，并采用合理的手段抑制了不利因素，提高了器件性能。