受拉丝工艺条件的限制, 双芯光纤的纤芯形状与位置常常有一定的变化，这将会对两芯之间的耦合特性产生影响。在给定相同纤芯面积的条件下，计算分析了三种双(圆、椭、卵)芯光纤的耦合长度随纤芯距离、纤芯形状之间的变化关系。在1550 nm波长下，计算发现，双圆芯光纤比双椭芯光纤在更近的纤芯距离处，其耦合长度开始呈指数增长。计算分析了双(圆、椭、卵)芯光纤的耦合长度随波长的变化关系，发现在相同的工作波长下，双圆芯光纤的耦合长度最长，双卵芯光纤的耦合长度次之，双椭圆芯光纤的耦合长度最短。

本文由求解耦合系数随纵向距离变化的耦合波方程着手,提出了变间距单模光纤定向耦合器,讨论了这种耦合器的耦合特性。通过对耦合器各种损耗的分析计算,得出立体交叉分离型耦合器有最佳带宽特性的结论。文中也初步提出了实现宽带单模光纤定向耦合器的方法和设计步骤。

高光束质量、高功率的光纤耦合半导体激光器在工业加工领域具有广泛的应用需求。本文采用微光学元件光束变换系统（BTS）对19个发光单元的标准cm-bar半导体激光器阵列进行光束变换，提高阵列慢轴方向的光束质量；设计了紧凑型空间合束模块结构，实现了两个方向光束质量均衡的空间合束；利用4个模块经过偏振合束、波长合束后，耦合入芯径为 400 μm，数值孔径为0.22 的光纤，光纤耦合输出最高功率达1070 W，耦合效率为96.3%，电光转换效率为43%，在最高功率下连续工作1 h，功率不稳定度小于1%。

本文求得了单模双包层光纤之间耦合系数精确的解析表达式.计算了上升内包层、匹配包层和凹陷内包层光纤耦合系数随归一化频率V的关系曲线.也给出了不同V值的耦合系数随归一化距离(D/α)的关系曲线.该公式不但能够计算x偏振模的耦合系数,而且也能计算y偏振模的耦合系数.它可用于分析折射率差较大的光纤之间能量耦合以及耦合器的偏振特性.

为了拓展半导体激光器在激光加工领域的应用范围，使其能够应用到厚板金属材料的焊接中，采用了Laserline 公司研制的LDF4000-40 光纤耦合半导体激光焊接系统，研究了其厚板SUS304 奥氏体不锈钢的焊接性能。实验结果表明，其厚板SUS304 奥氏体不锈钢焊接过程中完全能够形成匙孔效应，具有较强的穿透能力；相比于同等工作条件下的光纤激光，其焊接熔深有所减小，而焊接熔宽有所增加；焊缝成型及焊接过程稳定性要优于光纤激光，飞溅量明显小于光纤激光。由此证实了光纤耦合半导体激光器完全可以用于厚板金属材料的焊接。

应用zemax对光纤耦合系统进行设计优化