阵列波导器件是支撑21世纪光纤通信高速发展的核心光电子器件。阵列波导器件的耦合封装是利用全空间6自由度的运动平台,将波导芯片与输入、输出阵列光纤进行光学对准耦合并固接,获得器件完整功能的制造过程。一方面,阵列波导器件的耦合封装是亚微米级定位精度、全空间、多通道的光学对准,任一通道的对准精度不足都将导致阵列波导器件信号传输或转换功能丧失,使得整个器件成为废品；另一方面,结合面固接强度与应力分布直接决定了耦合界面的附加微位移和器件的可靠性。阵列波导器件的耦合封装融合了导波光学、集成光学、控制科学、微细加工、材料科学的相关理论和前沿技术,是阵列波导器件制造的关键技术之一,成为制约集成光电子器件高速发展的技术瓶颈。论文围绕阵列波导器件的模场耦合理论、空间姿态检测与姿态对准技术、阵列波导器件多通道模场耦合技术以及其对准精度展开研究,主要研究内容和相应的结论如下：(1)基于电磁学波动方程和弱导条件研究了光纤和矩形波导的基模条件、模场分布近似误差和空间位错的模场耦合规律,分析了波长影响模场耦合损耗的规律,建立了模场耦合的波长相关性模型。模场耦合的波长相关性研究及其有限差分光束传输仿真实验表明,空间位错(轴间偏移、轴向间隙和轴间倾斜)是影响模场耦合损耗的主要原因,且波长影响耦合损耗的大小。(2)耦合组件之间的空间位姿运动是实现阵列波导器件耦合封装的前提条件。基于机构运动学D-H方程研究了阵列波导器件六维对准平台各运动机构与末端夹具位姿的对应关系,建立了六维对准平台的空间位姿运动方程；研究了旋转运动导致末端夹具偏移的规律,提出了保持末端夹具位置不动的旋转控制方程和维持平台旋转同心的D-H条件,为阵列波导器件模场耦合的空间位姿调整以及对准平台的优化设计提供理论指导。(3)耦合界面的空间姿态对准是减少轴间倾斜和轴向间隙的重要方法。通过分析二维平面矢量与三维立体矢量的空间几何关系,建立了双目正交成像的三维坐标系重构模型,提出了两种极角检测误差小于0.01度的直线检测算法,实现了阵列波导器件三维姿态的自动检测；以姿态检测为反馈,提出了耦合界面姿态对准的闭环控制方法,对准角度误差小于0.1度；基于坐标矩阵变换和空间几何关系,研究了直线检测误差和三维重构误差对三维姿态检测精度的影响,建立了三维姿态检测的误差模型,当三维重构误差足够小时,三维姿态的检测误差与二维直线的检测误差相当。(4)阵列波导器件耦合平面内的多通道模场耦合是减少轴间偏移,实现多通道精确对准的关键。基于耦合损耗函数的简化和多通道耦合损耗偏差的几何关系,提出了耦合模型拟合的单通道模场耦合算法和双通道耦合极值同步检测的通道均衡算法,分别实现了单通道耦合损耗小于O.15dB,双通道模场耦合损耗偏差小于O.15dB；研究了阵列光纤的制造误差、单通道对准误差和双通道耦合均衡的角度误差对多通道模场耦合的影响规律,建立了它们之间的理论模型,三种误差以相同的效果同时影响阵列波导器件的多通道模场耦合损耗。