针对不同应用要求，对不同类型波导光栅的理论分析、设计与制备方法、及应用研究已有很多。本文主要从理论分析、设计和实验制作等方面研究波导光栅耦合器。首先介绍衍射光栅的基本理论，采用严格耦合波理论分析波导光栅的耦合特性，及其与光栅结构参数的关系；然后讨论波导光栅耦合器的设计方法；最后采用新型的光聚合材料、设计实验制作光路、实验制作波导光栅耦合器，并对其特性进行初步的实验观测。 由于一般情况下光栅具有多个衍射级次，所以其作为耦合器使用时的耦合效率比较低，这使其应用受到了限制。为了进一步扩展其应用，关键在于提高波导光栅耦合器的耦合效率。第二章在介绍光栅基本参数、基本类型的基础上，基于光栅衍射的基本理论和波矢空间图(K-space diagram)分析各衍射衍射级次的角度。第三章采用波矢空间图和严格耦合波理论分析耦合级次及效率与光栅的高度、周期等结构参数的关系，模拟光在不同结构的波导光栅中的传播，得出耦合效率与光栅结构参数的关系，通过优化光栅结构参数提高耦合效率。第四章给出了平板波导光栅耦合器的设计方法，基于波矢空间图和严格耦合波理论对几种给定结构的光栅波导偶合器进行了模拟设计，得到设计结果并进行了讨论。第五章用光全息聚合方法制备波导光栅耦合器，在玻璃波导上，用聚合物材料、采用光全息聚合方法制作表面浮雕波导光栅耦合器；首先选择合适的聚合材料，然后根据我们提出的方法实验测量了聚合材料的曝光一聚合特性；基于所测得的材料的曝光一聚合特性，采用光全息聚合方法在波导玻璃光波导上制作出了表面浮雕型聚合物波导光栅，并对其耦合特性进行了初步的实验观测。所采用的聚合材料由山东大学晶体材料研究所研制，属于多官能团齐聚物聚合材料，选用了自由基型对532nm波长敏感的单光子引发剂，选用的树脂是CN960E60单体。在进行聚合实验之前，测定了不同配比的材料的折射率和透射光谱；对聚合后的折射率也进行了初步测量。 最后是结论与展望。总结本文所完成的主要工作以及所获得的主要结论，并对波导光栅的未来发展提出几点想法，并说明了有待进一步研究的问题。