众所周知,光纤耦合器是一种光无源器件,用来将光自一可调整的光纤耦合至另一条或更多条光纤中,使光纤中传输的光信号在特殊的耦合区发生耦合,实现光信号分路／合路的功能器件。一般是对同一波长的光功率进行分路或合路,因此又称为分路器或合路器,广泛应用于光通信、光检测和光纤传感技术等领域。随着光纤通信技术、光局域网、光纤用户网及用户接入网、光纤CATV、光纤传感技术、精密测试系统等的迅猛发展,光纤耦合器件显得越来越重要。因此,制造符合要求、性能可靠、大批量的光纤耦合器越来越受到人们的重视。如何改进耦合技术,提高耦合效率,从而提高光器件的性能价格比,也就成为光电领域研究的热门课题。本研究的目的是：通过研究光的传输理论,设计一种性能良好的熔融拉锥型球透镜3×1多模光纤耦合器。本文以下列几方面内容为主要研究对象：(1)阐述了光纤技术的发展历程,光纤的应用以及光纤耦合的发展现状。(2)详细介绍了在光通信中应用越来越广泛的光纤传输介质的基本概念、分类、特点和折射率分布,并探讨作为传输介质的光纤的各种特性：光纤的模、传输损耗、传输频带以及光纤连接和测试方法。(3)详细阐述了光纤传输的射线理论和波动理论,分析了光纤中子午光线、斜光线的传播规律,并讨论了子午光线在圆锥形光纤以及球透镜光纤中的射线理论。从麦克斯韦方程组出发,分析了均匀折射率光纤的波动理论。(4)介绍了光纤耦合器的基本特性、分类以及耦合器的性能参数和拓扑结构,分析了各种光纤耦合器的原理,并重点讨论了3×1光纤熔锥耦合器的工作原理和耦合特性,在此基础之上,结合实验室的现状,制成了一种球聚焦型3×1光纤耦合器。(5)阐述了制作光纤耦合器的三种方法：化学腐蚀法,光纤磨抛法,熔融拉锥法,重点分析了熔融拉锥法的应用和优点,并介绍了本实验所应用的主要的制造设备：光纤熔融拉锥机和光纤熔接机。提出了一种球端聚焦型3×1光纤熔锥耦合器：在一般3×1光纤熔锥耦合器制作的基础上,将耦合器的锥端断面加工成聚焦球端,而不是利用光纤熔接机与另一根光纤相熔接。经测试,此种耦合器的性能达到了一般光纤耦合器的性能标准,耦合效率可达70%左右,同时大大增加了耦合系统的失调容差,降低了调试和封装的难度,因而有着广泛的实际应用价值。