少模光纤的模式色散特性是少模光纤作为空分复用系统中传输模块的一个重要特性。空分复用系统中模式色散的大小将直接决定系统接收端的解复用计算复杂度。所以我们希望系统中的模式色散尽可能的低。由于光纤的模式色散主要受光纤结构和模式耦合程度的影响,所以本文将从这两个方面入手来降低少模光纤的模式色散。本文中的理论及仿真计算研究将主要包含以下几个方面:1.分析了模式色散的相位常数表示方式,并比较了其在少模光纤总体色散效应中的地位。另外通过比较偏振模耦合以及偏振主模耦合等降低模式色散的例子,论证了通过模式强耦合效应来减小少模光纤模式差分延迟的可行性。2.分析了不同类型的模式耦合模型,分别介绍了场耦合模型、能量耦合模型、线性传输矩阵模型各自的特点和不同的应用场合。从波导的一般性条件出发并结合光传输的特点得到了同向传播的模式信号的耦合数学模型。3.利用场耦合模型计算外加折射率扰动恒定情况以及周期性扰动与光纤导模间的相位匹配过程。对于整个光纤的传输过程通过线性传输矩阵模型进行群延迟特性的计算和分析。通过线性传输矩阵模型得到了光纤的实际模式差分延迟与光纤链路中的耦合节点数量和节点耦合效率的关系。4.介绍了两种类型的低时延少模光纤。对于渐变型包层内沟壑型低时延少模光纤,介绍了纤芯折射率指数α和内包层沟壑对光纤内模式模场特性和群延迟特性的作用并通过有限差分算法进行了仿真验证。随后,对三芯超模光纤通过调整纤芯归一化工作频率实现低时延的方法进行了有限元算法仿真验证,并分析了计算结果。5.针对利用模式强耦合效应来减小模式差分群延迟的问题,提出采用模式扰动器的方案。研究了光纤弯折,光纤弯曲以及长周期倾斜光纤光栅作为MDM系统中的模式扰动器的可行性,最终采用长周期倾斜光纤光栅的方案。6.针对长周期倾斜光纤光栅的方案,对普通阶跃型少模光纤,多芯超模光纤在加入光栅模式扰动器后的耦合系数大小以及差模延迟特性进行了计算。而后,通过在环芯光纤中加入光栅模式扰动器,进一步分析了长周期倾斜光纤光栅受写入光纤的模场特性的影响。