光耦合技术是光通信、光传感以及光集成领域中的关键技术,在未来的全光网络中占据有重要的地位,因此对光耦合理论进行研究是很必要的。本文的主要研究内容有: 第一,借鉴量子力学的一维散射理论方法,计算具有纵向分离的两单模光纤连接损耗理论。此方法是通过求解纵向波动方程,计算考虑由于端面反射后波的相干效应时的回波损耗以及耦合效率,与前人的结果相比较,我们得到更加准确的结果。在这基础上,用该方法计算两光纤同时具有角向偏离和纵向偏离时的耦合效率; 第二,为了提高单模光纤到多模光纤的耦合效率,我们利用一自聚焦透镜(G-lens)对单模光纤的模场半径进行扩束,使其与多模光纤的基模模场半径相匹配,在保证只激励多模光纤中基模的前提下,提高单模光纤到多模光纤的耦合效率;多模光纤系统中由于多模光纤本身的特点(模间色散严重),使得该系统的传输带宽比较低,为了提高现有的多模光纤通信系统传输速率,提出利用单模光纤对多模光纤系统进行滤模,在通信线路中滤掉高阶模降低模间色散,以提高多模光纤系统的传输带宽。 第三,将多模光纤出射光看成准单色部分相干光,采用几何光学和波动光学相结合的方法,分析多模光纤准直器的出射光场的特点,得到多模光纤准直器的输出光场满足高斯分布,在满足物象关系下,高斯分布具有最小光斑半径的结论。