模分复用技术是最新提出的具有巨大应用潜力的复用技术,可进一步提高光纤传输的信道容量,在通信领域具有十分重要的意义。作为模分系统关键技术之一的模式转换技术是十分值得探讨和研究的。模式转换技术目前有很多,如波导法,光子灯笼法,纯相位空间光调制器法等。纯相位空间光调制法具有灵活性好、可重复编程、无需改变光路即可实现系统的重构等优点。本文围绕基于空间光调制器法进行模式转换技术的研究,对相关理论知识进行阐述和证明,采用不同的方法进行空间光调制器相位板设计,并研究了自适应模拟退火与并行化运算结合的方法,提高了计算全息图的计算效率。同时搭建了对应的实验平台,在实验中实现了基模向多种高阶模式的转换。本文主要的研究内容：1.对模式转换中的相关理论知识进行了研究,介绍了理想目标模式场分布的获得方法,并利用透镜的傅里叶变换特性和光学衍射的数值计算方法对4f系统进行了相关的理论推导。2.利用目标模式的相位分布产生可用于模式转换的二进制相位板,通过改变4f系统的前两个透镜的焦距,探索了基于4f系统产生模式转换的最佳准直条件。使用简单二进制相位法和最佳准直条件下模拟退火优化算法对任意模式间的相互转换进行了计算机模拟。简单二进制相位法只采用目标场的相位作为加载到空间光调制器上.的相位分布,忽略的幅度信息会给模式转换带来一定程度的误差,表现为高阶模式互相转换时失真非常严重。因此,使用最佳准直条件的模拟退火算法对初始的二进制相位板进行全局优化,从而使丢失的幅度信息在相位的优化中得以补偿。仿真结果显示,基于最佳准直条件的模拟退火算法可以大幅度改善模式转换的效果。3.研究了提高模拟退火算法效率的两种解决方案。一是将目前串行模拟退火通过并行化处理在GPU内并行计算,利用GPU的强大的并行化计算能力,将算法的运行效率提高了3.6倍。二是研究了改进的模拟退火算法,将一次循环内随机扰动一个像素点的算法规则更改为根据目前的系统温度自适应调节扰动点数,温度高时扰动点数多,随着温度缓缓下降,扰动点数随之减少,加速了算法的收敛速度,算法效率最高可提高7倍。4.根据以上的理论分析和仿真模拟,搭建了基于空间光调制器的模式转换实验平台,并对基模向高阶模式的转换进行了验证。