积分视场单元(Integral Field Unit,IFU)可以通过单次曝光同时获得目标的三维光谱信息。具有视场大,空间分辨率高,传输效率高,体积小的优点,因此在天文观测中得到了广泛的应用。其中“微透镜阵列+光纤阵列”形式的积分视场单元,是采用微透镜阵列将视场分割成若干单元,微透镜单元与光纤阵列的光纤一一对应,出射光纤依次排列在光谱仪的狭缝处,实现三维光谱成像。光纤作为光的传输媒介,它的各项参数与传输特性都会影响望远镜的观测效果,对IFU整体结构进行优化和设计以及整体性能影响分析有重要的意义。本文以光纤的光线理论为基础,结合光纤焦比退化理论,对IFU整体结构进行了优化设计和性能影响分析。本文在对IFU中微透镜的作用原理分析的基础上,对微透镜阵列的结构参数进行优化设计,利用Zemax光学仿真软件分析球面微透镜和非球面微透镜在不同波长下的成像质量。选取最优结构,微透镜阵列整体的结构和密排方式的设计主要考虑提高填充比;根据微透镜参数和误差限制条件,得出纤芯最小理论直径,从而选取合适的光纤参数。为了实现对光纤的保护,设计微透镜端整体的结构;设计高稳定性、位置可调的插孔工装的机械结构,在实际组装验证其可行性的过程中不断优化结构;确定微透镜端光纤的定位方法。通过对微透镜阵列与光纤阵列的三维对准方法的分析,得出微透镜和光纤位置失配时的三种误差因素。通过Zemax的非序列光线追迹方法,建立微透镜与光纤的光路仿真模型,得到在三种误差单独存在时的光纤出射光斑分布情况,根据焦比退化原理,计算得到光纤的出射焦比和出射效率。分析三种误差对光纤焦比退化和传输效率的影响,其中横向误差在0～14μm之间时,对光纤的传输效率影响比较大,但是对光纤的出射焦比变化影响较小;纵向误差在小于96μm时光纤的出射能量和焦比基本没有变化,大于96μm时才会导致出射能量和焦比下降;而角度误差在0.115°范围内对光纤出射能量和焦比的影响很小。从理论上验证了微透镜与光纤对准过程中三种误差均在可控范围内,可以满足IFU对光纤的传输性能的设计要求。