单模光纤通信系统正日益接近其容量极限,但物联网、虚拟现实等新兴技术仍不断提出更高传输速率的要求,空分复用概念中的模分复用系统被认为是最佳解决方案,模式转换器是它的关键器件,目前人们在广泛探索实现高性能模式转换的各种新材料、新结构和新机理。少模光纤是近年来出现的一种新型光纤,可传输有限的多个正交模式,其特性与应用正被深入研究。本文结合少模光纤与叠栅优点,提出用少模光纤长周期叠栅实现模式转换,以此增加工作带宽。具体工作如下:首先,介绍光栅模式转换特性原理,详细分析长周期光纤光栅的耦合模理论推导过程,并列出改进后更加适用于CO₂激光刻写法的局域耦合模理论计算方程,在此基础上,进一步将其扩展为长周期光纤叠栅的方程组并建立理论仿真模型。其次,计算少模光纤色散曲线并设计光纤叠栅参数,利用仿真模型对长周期光纤叠栅的输出光谱进行计算,通过控制变量法研究光栅各参数对模式转换特性的影响,得到性能理想的叠栅最优结构,为模式转换器的制备提供理论指导。最后,搭建光纤叠栅的实验系统,根据所设计参数刻写少模光纤长周期叠栅,实际验证仿真模型的准确性,且对实验结果与仿真有误差的地方分析原因,制备出理想叠栅,研究基于少模光纤长周期叠栅的模式转换器的光学特性,通过对末端模场分布的直接观测验证模式转换功能,并测量得到温度因素对其性能的影响。