自从第一根光子晶体光纤诞生以来，光子晶体光纤（又称为微结构光纤）由于具有普通光纤所无法比拟的结构设计和光学特性等优势，引起了产业界和学术界的广泛关注，在短短的十几年内相关领域的研究取得了举世瞩目的成就。随着新型结构的光子晶体光纤不断呈现和产品化，制造工艺日益完美，基于光子晶体光纤的传感技术研究在国际上备受关注。　　本论文的选题主要来源于国家973项目“新型光子晶体光纤的基础研究”（编号:2010CB327801）中的内容。随着光子晶体光纤应用范围的不断深入和扩展，设计新型高性能光子晶体光纤并实际应用成为一项重要的内容。本文围绕新型光子晶体光纤的结构设计和空芯光子晶体光纤气体传感研究展开，主要内容和创新点归纳如下:　　(1)设计了一种光纤的包层结构是由大小不同的圆形空气孔按六边形排列的，纤芯中心沿着x轴引入两个椭圆空气孔的光子晶体光纤。仿真结构表明:合理选择光纤参数后，在波长为1.55μm处，该PCF的双折射B=1.0929×10-2，比传统光纤高两个数量级，非线性系数最大值可达γ=53.5W-1km-1。　　(2)设计了一种八边形光子晶体光纤结构，该光纤在波长1.55μm处具有高达B=1.68×10-2的双折射，同时具有γ=60 W-1km-1的高非线性系数和0.6dB/km的低损耗，并且得到了反常色散。　　(3)设计了一种超高双折射双零色散的新型光子晶体光纤。模拟结果表明:在波长1.55μm处，得到了超高双折射值3.02×10-2，该光纤的波导色散和总色散都在800nm-1600nm波长范围内出现了双零色散点。最后研究了温度对该光纤双折射的影响。结果表明:双折射对温度的影响很灵敏，并且双折射与温度成线性关系，这为该光纤做温度传感提供了一个较好的理论基础。　　(4)设计了一种液体选择性填充的一种新型高双折射光子晶体光纤。研究了光纤结构参数和填充液体的折射率对双折射特性的影响。仿真结果表明:在很宽的波长范围内可以实现高双折射，最大双折射达到10-2量级。　　(5)设计了一种十字型光子晶体光纤(HC-PCF)，并且在波长1.5μm-1.67μm范围内，对气体对于十字型HC-PCF结构的相对灵敏度的影响进行了理论研究，在整个波长范围内得到了高于0.955的相对灵敏度。利用HC-1550-01空芯光子晶体光纤作为气室，设计了一种新型光谱吸收型甲烷气体传感器。实验测量了甲烷气体在2v3吸收带的吸收光谱，并与数据库中有关数据做对比，取得了较好的结果。