本论文系统地研究了光学薄膜单腔Fabry-Perot结构与多腔耦合结构的多频滤波特性，并根据多频滤波特性设计出用于光通信等系统的多频滤波器；系统地提出与总结了光学薄膜特性的多维分析方法，建立多维分析模型研究了光学薄膜多腔耦合结构空间滤波特性，设计并制作出多频空间双功能滤波器。 首先，分析了F-P单腔的多频滤波特性，进而系统地推导出多半波F-P耦合结构多频滤波特性，据此设计出用于光通信DWDM系统的群组波分复用滤波器。 其次，总结了光学薄膜的多维计算与多维优化设计概念与方法，建立光学薄膜特性多维分析的模型，引入多参数的目标函数、残差函数特性参数、权重因子以及评价函数进行分析，使分析结果能同时满足多参数多因素的条件，能更直观地展示光学薄膜特性。 接着，运用多维分析方法，对多半波F-P耦合结构在不同入射角度下缺陷模数目以及频率的变化进行了理论推导，提出由两个F-P全介质结构耦合而成的异质结构，能够同时实现多频率滤波和空间滤波的功能；同时，设计出用于光通信、检测等领域消除角度干扰的多频锐角双功能滤波器，首次在实验上制作出了该结构多频空间双功能滤波器。 最后，本文还对掺负折射率材料光学薄膜F-P耦合结构的多频滤波和空间滤波特性进行了初步的理论探讨。