社会信息化的发展对高速大容量通信网络的发展提出了迫切的要求。波分复用技术已经被公认是大容量光通信网络的主流技术。而光无源器件是构成光网络的基础。由于全息菲涅耳透镜具有良好和丰富的光谱特性，以及重量轻、成本低等优点，因此，本文认为基于全息透镜的新型光无源器件在波分复用网络中将有着广泛的应用前景。 本文对全息菲涅耳透镜的基本特性进行了深入的理论分析，以此为基础，着重探讨和研究了其作为解复用器和光耦合器的特性以及它们在波复用系统中的应用。 本论文的主要研究内容和创新之处包括： 指出全息菲涅耳透镜是一种特殊类型的光栅。分析并说明光栅的标量衍射理论是计算衍射效率的一种近似方法，因此它的应用是有限制条件的。继而提出本文所研究的对象应采用严格的耦合波理论来分析。 首次提出可以利用全息透镜的色散特性来完成波分复用系统中的分波功能。简要介绍了这类光学成像元件的前身—菲涅耳波带片，并概述了离轴全息透镜的制作、成像以及色散等光学现象，目的是为了证实以其为模型制作分波器的有效性和可行性。 由于本分波器能同时实现色散和聚焦两种功能，因此其明显优于其它类型的器件。文中总结了本课题组研究开发的全息型器件所拥有的优点和创新之处，并以示意图的方式阐明了其基本工作原理。 对本分波器可能存在的问题进行了研究和探讨：首先指出在制作器件过程中，应采取镀增透膜和加光阑等措施来降低可能引入的噪声。接着在详细分析光栅色分辨本领的基础上，推导出本复用器的分辨率与光栅结构等各项参数之间的关系，同时说明为使分辨率满足系统需求，对分波器表面被照射面积有一定的要求。最后通过对电子全息图实现可见光重现的描述，排除了放大全息图中文摘要以消除像差的有效性。继而提出利用像差补偿的方法，求解出优化的光路结构，以使重现波长不同于记录波长所产生的像差达到最小值。 为论证全息型分波器的空间频率、衍射效率和角色散能力之间的关系，设计出能实现指定波长间隔的分波器，本论文重点分析了4种制作光路，并对其制作的器件进行了比较和分析。同时从全息透镜的成像原理和分波器件的实际应用条件出发，本文选取了最优记录结构系统。 本文总结了波分复用系统中，为满足其系统方面的要求，判断性能的三个主要标准。重点分析了全息型分波元件的工作波长范围和其所能实现的理论线色散。在以上所选取的最优记录系统的基础上，根据具体情况对某些参数进行调整，制作了记录参数不同的4种全息分波器。通过分波器在可见光波段的测试，发现其已能将两不同波长的激光束在焦平面实现分离，分离距离与理论计算值相吻合。然后，在红外波段，使用带有接收尾纤的光谱仪进行性能参数的测量，并对所得数据进行了必要的讨论以优化分波器的制作系统。最后，总结出考虑像差因素所设计的分波器为最佳类型，同时列举了三个平均波长间隔为25nln的信道的信道带宽、插入损耗和串扰性能，以说明本器件己接近实用水平。 根据本文前面内容的分析，得出微型全息透镜还可应用于光源与光纤、波导之间的藕合。本论文对此进行了探讨和尝试，利用全息透镜的角放大率公式，设计并制作了一个全息型外祸合器，通过光纤祸合实验测得其祸合效率比直接祸合提高了一倍。本论文给出了初步的实验结果，并对结果进行了深入的分析和讨论。 本文最后总结了本项目由于时间和客观条件的限制，还存在的一些问题和今后改进的方案，以及产业化的设想。全息解复用器的不足之处有插入损耗较大，平均插入损耗约为IOdB，因此本论文考虑是否选取其它类型的全息记录材料，以提高全息衍射元件的衍射效率。另外，目前所能实现的波长间隔仅为25nm，更密集的信道间隔有待进一步开发研究。