随着通信技术快速发展,传统单模光纤的容量已经接近香农定理的极限值。为了满足不断增长的流量需求,空分复用(SpaceDivision Multiplexing,SDM)(也称光纤MIMO技术)被提出来。模式复用(Mode Division Multiplexing,MDM)作为空分复用最常用的技术之一,是在一根光纤纤芯同时传输多个不同的模式的通信技术,每个模式携带独立数据。而模式转换器是模式复用(Mode Division Multiplexing,MDM)的关键器件,成为近年来研究的热点课题。首先,本文研究了理想光纤模式之间的关系。通过亥姆霍兹方程组和边界条件推导光纤中矢量模和标量模的特征方程,表明模式之间存在正交性。并从模式复用传输系统的原理框图出发,详细分析了各个模块中的关键器件，得出模式复用系统性能主要受到模式耦合、模式内色散、关键器件性能三个因素的影响。其次,通过理想正规模式展开法和本地正规模式展开法得到模式耦合方程,再经过微扰法对模式耦合方程进行求解,得到模式之间耦合系数,表明模式之间的耦合实际上是模式之间能量的转换。因此定向增加特定模式之间的耦合,便可实现模式之间的互相转换。然后,根据上述的特性,本文提出了一个新型结构的LP01→LP0m模式转换器。LP01→LP02时,具有很宽带宽 0.35μm(1.35μm—1.70μm,转换效率>89.97%)。提出的模式转换器包括三个部分:包层、锥形芯和环形分布的双锥组合结构。对结构参数进行分析和优化,可得到模式转换器的最佳性能:工作波长为1550nm时,消光比最大为69.16dB,插入损耗最小为0.18dB,即95.94%的转换效率。最后分析了双锥结构的个数对模式转换器性能的影响,并在性能最优情况下,对不同模式转换器进行比较。