波分复用（Wavelength Division Multiplexing,WDM）技术是扩大通信容量的一种有效途径。波分复用器则是WDM技术中的关键部件,其性能的优劣对WDM系统的传输质量有决定性的影响。厦门大学刘守教授领导的研究小组提出的离轴全息透镜型波分复用器是一种发展潜力较大的新型器件,该器件不仅具有衍射光栅型波分复用器可重构的共同优点,还具有结构简单,辅助元件少的优势,此外器件中的主要元件——离轴全息透镜型波分复用元件的制作方法和制作过程都较简单,并且适合通过复制技术进行大批量生产。刘守小组已取得的研究进展表明,该新型器件具有在粗波分复用中应用的潜力,但还存在信道间的波长间隔大、隔离度小以及各信道的插入损耗大等问题。为了减小该新型器件的信道间的波长间隔,挖掘器件在密集波分复用中应用的潜力,同时改善器件的各主要性能指标,使其接近实用化水平,本文以离轴全息透镜型波分复用元件的理论设计和制作技术为主要研究内容。文中首先介绍了元件的基本工作原理,总结了元件设计的基本要求以及元件的主要性能要求,进而在分析元件的各主要性能指标的基础上,以相邻信道间的波长间隔为5的情形为例设计了三种元件样品。接着按照设计参数实际制作了三种元件样品,并且测试了分别由它们组成的三种离轴全息透镜型波分复用器的性能,以信道中心波长的设计值分别为1545nm、1550nm和1555nm的三个相邻信道为代表给出了测试结果,结果表明:由2#样品组成的波分复用器（以下简称为2#器件）的性能较良好,基本达到实用化水平,仅存在插入损耗大的问题;如果采用腐蚀的方法减小接收光纤的包层直径,则2#样品可以组成信道间隔为2.4nm的波分复用器。文中继而讨论了2#样品使用过程中应当注意的事项,可以减小2#器件的插入损耗的方法,以及可能进一步减小2#器件的信道间隔的设计方案。最后介绍了采用电铸技术和热压技术,对大批量生产离轴全息透镜型波分复用元件的制作技术和工艺进行的探索性研究。本文的主要贡献和创新点归纳如下:1、系统地总结出了设计离轴全息透镜型波分复用元件时应当考虑的元件设计的两个基本要求以及元件的三个主要性能要求。2、采用耦合波理论分析了离轴全息透镜型波分复用元件的衍射效率,得出了能够使元件具有高衍射效率的条件。3、通过分析单色像差的形成原因和影响因素得出了全息像差理论的适用范围;进而采用该理论分析了离轴全息透镜型波分复用元件的单色像差,得出了能够使元件具有低单色像差的条件。4、采用标量衍射理论分析得出了离轴全息透镜型波分复用元件的分辨本领的表达式;并根据具体的实验数据推算出了为了使元件具有足够高的分辨本领,元件被输入光波照射到的光栅条纹数必须达到的最小值N_min的经验值。5、设计并制作出了可以组成波长间隔为2.4nm的波分复用器的离轴全息透镜型波分复用元件,从而证实了离轴全息透镜型波分复用器具有在密集波分复用中应用的潜力;同时器件的信道隔离度得到了较大的改善,基本符合数字通信系统的要求。