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模分复用是光纤通信系统中一个非常有前景的研究方向,它在少模光纤中通过模式的复用和解复用可以使当前光纤通信系统的传输容量成倍提高。模式产生和模式转换技术是模分复用研究初级阶段所必须面临的两个关键性问题,它们是模分复用系统得以运行的基础和前提。本文旨在解决少模光纤通信系统中的模式转换问题,对基于波导的模式转换条件和转换方法进行了深入的理论分析和仿真实现。论文以耦合模理论为主要指导原理,在光子晶体光纤(Photonics Crystalfibers Fiber,PCF)的基础上提出了基于传统光子晶体光纤的模式转换、基于全固体光子晶体光纤(All-solid Photonics Band Gap Fiber,AS-PBGF)的模式转换以及基于混合光子晶体光纤的模式转换等方案,实现了这些方案的设计、仿真验证等工作。文章的主要创新点和工作如下:第一、提出了基于普通PCF的模式转换方案,并在此方案的基础上提出了优化方案。提出利用PCF后处理技术实现基于PCF的纤芯直径和纤芯折射率混合调制模式有效折射率的方案,使我们设计的基于PCF的模式转换器更加接近实际生产的工艺要求。第二、提出了在AS-PBGF的基础上设计模式转化器的方案,使转换器继承了 PCF的结构灵活可设计和光纤的抗机械挤压和拉伸、易于熔接两方面的优点。同时提出了从双芯模式转换器向多芯模式转换器扩展的方案,为未来同时实现多个模式转换和复用提供了可靠的思路。第三、设计了基于混合PCF的模式转换方案,通过对PCF结构的设计在全反射型PCF的基础上实现了全反射和光子带隙两种导光原理混合导光的双芯PCF,并在此基础上实现了模式转换。其中LP01模到LP11模的转换带宽达到200nm以上,这是由于模式间有效折射率的动态匹配规律使得这个转换器能够在很宽的带宽范围内保持高效率的模式转换。这对于未来设计基于光波导的高带宽模式转换器具有深远意义。