多普勒测风激光雷达在全球范围风速风向探测方面已经得到了广泛应用。光纤Mach-Zehnder干涉仪作为测风激光雷达的鉴频系统,具有轻便、稳定性高的优点。但是,一般的光纤Mach-Zehnder干涉仪的单模光纤与望远镜接收系统的多模光纤耦合时能量耦合损耗很严重,造成回波信号大量衰减,影响探测高度。鉴于此提出使用多模光纤Mach-Zehnder干涉仪作为鉴频系统,提高耦合效率,实现能量及探测高度的提升。论文中首先分析了高斯光束在多模光纤中传播方式、模式分布、能量占比等一系列传输特性,讨论了不同发散角和倾角的光线耦合进入光纤后模式激发的特点。针对多模光纤Mach-Zehnder干涉仪干涉质量下降问题,本文提出利用调整入射角及扰模方式实现多模光纤准单模输出,并确定了光耦合到多模光纤实现准单模输出的入射角度以及实现准单模传输的扰模半径。之后,对设计的扰模结构进行实验,测得输出能量约为总能量的30%,较之全光纤Mach-Zehnder干涉仪系统效率提高。在对干涉仪鉴频系统研究中,首先通过全光纤Mach-Zehnder干涉仪风场探测理论以及多模光纤有效折射率的讨论,确定出干涉仪的臂长差。随后,根据模间干涉理论,分析了不同模式干涉后透过率函数的差异,讨论了模间干涉的差异对整个干涉仪透过率函数的影响,并计算出多模光纤Mach-Zehnder干涉仪双输出端的透过率函数,发现干涉仪的对比度下降较为明显,同时出现透过率展宽的现象。根据所得的透过率函数求出干涉仪作为鉴频器的重要参数,分析了温度对干涉仪的影响,表明该系统将温度控制在一定变化范围内时,可以定量分析温度对干涉仪的影响导致的风速误差,并对干涉仪臂长差进行校准。最后完成干涉仪系统的搭建,通过实验测试得到实际的干涉仪透过率函数,并确定该系统的风场探测范围、灵敏度以及信噪比等鉴频器系统参数,并用实验证明扰模结构显著地提高了干涉效果。