光纤激光器具有结构紧凑、阈值低、转换效率高、光束质量好、散热性能好等优点，在工业加工、医疗卫生、科学研究、国防等众多领域有着广泛的应用前景。但由于非线性效应、热损伤和光学损伤等原因，单根光纤激光器的输出功率是受到限制的。通过组成光纤激光器耦合阵列，可以实现相干合成，将多个单根光纤激光器的输出光束叠加，获得更高的输出功率，同时能保持较好的光束质量，是获得高功率、高光束质量、高转换效率激光器的有效途径。本文对光纤激光器耦合阵列的相关问题进行了数值模拟和理论分析，为大功率光纤激光器的设计及应用提供了理论依据：（1）研究了熔锥光纤的光场传输特性。采用与实际熔锥光纤形态分布更吻合的理论模型，用FDTD方法对基模场在熔锥光纤中的传输进行了模拟，分析了熔锥光纤中光场的分布及传输效率，并与高斯近似方法进行了比较。（2）提出并分析了一种新的互注入式锁相方案，利用45°半反半透镜作为耦合器件，能够承受高功率。通过数值计算对这该方案进行了理论分析，并且研究了频率失谐量和结构参数对相位锁定的影响，以及最优化相位锁定效果的方法。（3）对激光器耦合阵列中的相位进行了理论研究。分别分析了静止态、混沌态、时空混沌态中相位的变化，并首次在激光器耦合阵列中观察到了相位吸引子。研究了初始相位差和耦合系数的影响，并提出了一种新的相位锁定方案，可以确保实现相位锁定的同时容许有较大的频率失谐量。（4）对耦合激光阵列相位锁定状态的稳定性进行了研究。提出了一种分析相位锁定态的稳定性的方法，以两种不同拓扑结构的激光器耦合阵列为例分别进行了分析，并用数值计算的结果验证了该方法的有效性。