本文基于锥面镜内反射原理提出一种具有高耦合效率的光信号离轴耦合方法,以实现两个相对旋转平台之间信号传输;建立单通道和多通道旋转光信号离轴耦合理论模型,并讨论耦合模型内表面的反射率和光信号的反射次数对耦合损耗的影响;根据几何关系,分析单通道和多通道离旋转光信号离轴耦合模型各结构参数之间的函数关系;基于分析结果,给出了单通道和多通道旋转光信号离轴耦合模型各结构参数的合理数值,并确定了光信号在耦合模型中的反射次数。为了验证旋转光信号离轴耦合模型的正确性,对该模型进行了仿真和实验分析。本论文的主要工作:1.基于费马原理,理论研究了锥面反射镜内反射原理,分析了光束经锥面反射后的传输路径,并给出了反射点坐标的表达式。2.建立了单通道旋转光信号离轴耦合模型,分析并讨论了信号光在单通道离轴耦合模型中的传输路径、传输条件以及影响因素。根据几何关系,分析了单通道旋转光信号离轴耦合模型各结构参数之间的函数关系,并确定合理的数值。在单通道耦合模型的基础上,通过增加输入通道和传输通道,建立了多通道旋转光信号离轴耦合模型,并确定了其结构参数。3.利用Light Tools软件对单路和多路光信号的离轴传输进行了仿真。搭建了单通道和多通道旋转光信号离轴耦合模型的实验测试系统,并测试了传输性能。仿真和实验结果与理论分析结果一致,验证了单通道和多通道旋转光信号离轴耦合模型的正确性。