在信息通信技术飞速发展背景下,全球信息数据流量呈现迅猛增长,单模光纤通信系统的传输速率和容量已越来越接近其非线性香农极限的限制。模分复用技术通过挖掘模式这一新的自由度可以成倍提升光纤通信系统容量,被公认为能够突破传统单模光纤通信系统传输容量瓶颈的有效技术手段。目前,模分复用系统能够有效提高传输信道容量从而成为全球的研究热点。少模光纤作为传输介质,其中的模式激励以及模式特性的测试也越来越重要。基于空间自由光路法的模式激励具有灵活性高、转化准确、实验装置简单等优点。S~2法(Spatially and Spectrally resolved imaging)主要是基于空间和频谱干涉成像的原理来测得待测光纤的模式及特性,是目前测量光纤特性首推的方法。本文搭建了基于S~2方法的实验测量系统,对少模光纤和少模保偏光纤分别进行了测试,得到了待测少模光纤的模间色散、模式耦合以及少模保偏光纤的有效折射率差等参数。本文的主要研究内容和创新点分为以下三个方面:一、基于空间自由光路方法实现模式激励分析了在模分复用传输系统中常用到的传输介质少模光纤及其中传输的模式特性,阐述了模式的求解过程。搭建了基于空间自由光路法的实验装置,实现了少模光纤中的高阶模式激励。二、基于S~2方法的少模光纤特性测量搭建了基于S~2方法的测试少模光纤的实验装置,并对两模光纤和四模光纤进行了测试,得到了少模光纤中的模式群时延参数。通过对数据进行处理,得到了少模光纤中传输的各个模式的光强分布图、相位分布图以及模式耦合特性。三、首次应用S~2方法对少模保偏光纤的特性参数进行了测量首次搭建了基于S~2方法的测试少模保偏光纤的装置,并对熊猫型的少模保偏光纤进行了测试,得到了该光纤中传输的各个模式群时延参数。通过对数据进行处理,得到了少模保偏光纤中传输的各个模式的光强分布图和相位分布图,并且根据公式推导能够得到模式的有效折射率差。