本论文从常耦合系数非线性波导耦合器和变耦合系数非线性波导耦合器基本理论出发，对变耦合系数定向耦合器级联、复合型变耦合系数定向耦合器、开关曲线的重要参数开关功率等进行了系统的理论研究。 研究了级联对耦合器器件性能的改善作用。变耦合系数定向耦合器级联具有更加陡峭的动态开关区域以及平滑、没有振荡的过开关区域，它非常适合作为高质量的全光开关。 首次提出了一种复合型变耦合系数定向耦合器，即高斯－常数－高斯平滑连接的复合型变耦合系数定向耦合器（Gaussian-Constant -Gaussian NLDC,简写为GCG NLDC）。研究了耦合器各分段长度对开关曲线的影响。数值模拟发现，耦合器各组成部分的参数对耦合器开关曲线尾部的振荡及开关功率的大小均有影响,且呈现出一定的规律性。 首次提出利用局部临界功率的加权平均来计算对称型耦合器的开关功率，给出了具体的计算公式。通过对多种耦合器数值模拟结果同理论计算结果的比较，说明了此计算方法是非常精确的。