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飞速发展的光通信技术极大地促进了集成光器件的研究、应用与发展。基于自映像效应的多模干涉（MultimodeInterference，MMI）耦合器，因其具有带宽宽、低插入损耗、偏振不敏感、大工艺容差以及易于规模化生产等优点，已在光通信网络中获得了广泛应用。由于传统MMI耦合器的长度与其多模干涉区宽度的平方成正比关系，随着耦合器通道数的增加（即多模干涉区宽度的增加），MMI耦合器的尺寸就会成倍的增长。如何缩小MMI耦合器结构尺寸就成为了本领域研究者们日益关注的问题。目前已有一种有效减小传统MMI器件尺寸的方法被提出，即在多模干涉区引入taper结构（包括锥形、指数形或其他二次曲线形）。然而目前对taper结构MMI耦合器的研究只停留于对特定器件（比如功率分配器）的结构设计以及对其性能的模拟分析和优化，没有对taper结构MMI耦合器自映像的成像机理、成像规律做系统深入的理论分析。本文的研究目的在于：以MMI耦合器的自眏像原理为基础，采用等效折射率法(EIM)和导模传输分析法（MPA），探索锥形MMI耦合器的一般成像特性及叠加成像特性，进一步地，探索结构更加紧凑的指数型MMI耦合器的成像规律；最后设计出基于taper结构MMI耦合器的器件，以体现taper结构MMI耦合器的优越性。本文具有创新性意义的工作和成果主要集中在以下方面：1.针对taper结构MMI耦合器成像特性，本文采用等效折射率法和导模传输分析法对锥形MMI耦合器及指数型MMI耦合器的一般成像及叠加成像特性分别进行分析，发现成像特性与输入场位置、位置数、多模波导区宽度等参量密切相关，并且得到成像位置的横向、纵向的解析表达式，总结出它们的成像规律。2.利用有限差分光束传输法（FD-BPM）对taper结构MMI耦合器进行仿真，以验证理论分析的正确性。主要是对锥形MMI耦合器和指数型MMI耦合器进行仿真，得到的数据与成像特性的理论研究得到的结果基本符合。3.设计了基于taper结构MMI耦合器的光器件。设计本着简易化（simpler）、高速化(swifter)、小型化（smaller）、智能化（smarter）、节约化(savingenergyandcost)的5S思想，主要设计了指数型MMI耦合器一般成像特性的光纤到户（FTTH）用的单纤三向复用器（triplexer）。单纤三向复用器是由指数型MMI耦合器级联而成，其整体尺寸只有0.6cm,是目前已知的用MMI耦合器制作的结构最紧凑的单纤三向复用器。本文已在理论、数值模拟、器件设计等方面展开了比较系统的研究，为未来理论研究上的普适化发展，探讨出一般渐变型MMI耦合器的成像规律奠定了基础。另外，针对设计的基于指数型MMI耦合器的光器件，也拟在未来的工作中进行性能的实验验证及示范应用。