耦合器的最简单形式由两个紧密放置的平行单模光纤组成。这种结构的基本操作涉及两个波导之间的部分或完全传输功率。功率交换是由于一个波导模式到另外一个波导模式的消逝尾部之间的光耦合,其中光发射,第二波导的自然模式。这种光学交互也可以看作是复合结构的对称和反对称超级模式之间的跳动。均匀间隔的并行交互区域在耦合过程中起着关键作用。交互区域具有纵向不变结构,可通过耦合模式分析了解该区域发生的光耦合。

在跨交互区域的耦合模式分析中,假定彼此平行的两个均匀波导作为复合结构 . 由两个单模波导形成的复合系统可以显示支持两种模式,一种是对称(偶数)模式,另一种是反对称(奇数)模式。这两种模式称为复合结构的正常模式或超模,具有不同的传播常量 当光耦合到其中一个波导中时,它会激发对称和反对称超模的线性组合,如图 1 所示。由于两种模式的传播常数不均,系统向下传播的场与传播距离形成相对相位差异。 对于一定长度的交互,如果这两种模式之间的累积相位差变为 π,则这两个模态字段的叠加将导致输入波导中的场振幅被取消,并在第二个模式中增加波导。 这种情况称为耦合状态,而相应的交互长度称为耦合长度LC. 如果交互长度超出 LC, 反向耦合从输入波导处的第二个波导发生。因此,对于长度为 2LC 的传播,将导致累积 2π 的相位差,因此光源将在输入波导中恢复。 故两个波导之间的功率周期交替传播而发生。如果两个波导相同,则全部功率可以从一个波导传输到另一个波导,反之亦然,而对于非相同波导,则仅发生一定的最大功率传输。