热扩芯光纤(Thermally expanded core fibers、简称TEC fibers)是一种新型的微透镜光纤,它的主要特征是其光纤局部的芯径大于普通单模光纤,并且外包层半径保持不变。这类光纤具有低插损、高耦合容忍差等优势,使其在集成光学中将会发挥很大的作用。近来,小尺寸和低成本封装是光通信、集成光电和传感系统的发展趋势,而热扩芯光纤技术被认为是应对这一趋势的潜力技术。本文主要是在热扩芯光纤的制作工艺探索及其应用于光纤耦合时的耦合效率分析上做了深入的研究。全文分为五大部分,第一部分是绪论,主要介绍光纤耦合技术和热扩芯光纤的国内外发展概况。第二部分是总结与对比了几种常用的微透镜光纤技术。第三部分是介绍热扩芯光纤制作工艺探索,从扩散理论上分析其制作原理和影响因素,并在实验上进行热扩芯光纤的制造和检测方法。第四部分分别从数值分析和基于光线追迹原理上的定性分析对热扩芯光纤的耦合理论做了详细的阐述。第五部分是通过实验数据验证其具有提高光纤耦合效率和改善耦合容忍差的特点,符合理论计算结果,并介绍了基于MEMS反射和热扩芯光纤的光可调衰减器的设计。最后是全文的总结与未来的展望,热扩芯光纤技术在应用于未来光通信以及光电集成器件的研发上,具有良好的应用前景。