光通讯技术的发展对方向耦合器的需求将日益增加,技术的发展必然对设计提出更高的要求。因此,在对方向耦合器中广泛采用的弱耦合理论进行重新评价后,发展一种更严格的耦合模理论不仅是件具有创新意义的工作,且将对下一代高性能耦合器的发展具有重要的指导作用。有鉴于此,本论文在弱耦合理论的基础上,致力发展一种数学形式简单且物理意义鲜明的耦合模理论,着力体现科学的继承性和创新性。 第一,考虑两光纤相距较近时的情况,仍假定模式场不变,但两光纤的模式场之间的重叠量S较大,从Helmholtz方程出发,采用耦合模分析方法,在计及模式的非正交性后,推导出定向耦合器的耦合波方程、耦合系数以及输出功率特性等。通过数值计算,对修正前后的耦合波方程、耦合系数以及输出功率特性等进行比较。 第二,创新性地提出一种进一步发展耦合器的耦合模理论的新方法,即将两光纤的模式重叠量作为参量,构造一种特殊的么正变换,将非正交的分立光纤的模式变换成一对新的局域正交模,并给出这对局域正交模的耦合波方程及其解析解,该理论的结果将现有的弱耦合理论作为它的零级近似。