近年来,集成芯片式光谱仪的出现解决了由于光谱仪尺寸过大带来的一系列问题,而光束耦合决定了光谱仪的工作效率。集成芯片式光谱仪光束耦合时存在芯片磨损、尺寸不匹配和耦合效率低等一系列问题。尤其是当集成芯片式光谱仪接收端为线性离散分布的波导阵列时,直接用光纤耦合会导致波导间隙能量浪费甚至边缘位置波导接收不到能量,从而会减少能量利用率,降低耦合效率。本论文针对一款新型集成芯片式光谱仪设计所匹配的非接触式前端耦合光学系统。将高斯光束整形为反高斯光束,使边缘位置波导能够接收到足够能量;利用扩束系统匹配光束口径;利用微透镜阵列将光束离散耦合到对应波导上,提高耦合效率;利用柱面镜压缩光线,匹配线性分布的波导。最终在380nm-780nm波段内将光纤光束离散地成像在集成芯片式光谱仪上,使离散的波导阵列均能够接收到足够能量响应。系统结构简单无需调节,为集成芯片式光谱仪耦合方式的研究提供了一种新思路和新方法。同时,本论文在设计集成芯片式光谱仪前端耦合光学系统的基础上,设计了所匹配的耦合监测系统。通过共用光路的方式在实现光束耦合的同时实现光斑与波导阵列的对准监测,使集成芯片式光谱仪达到更好的耦合效果。最后,本论文对所设计的耦合光学系统的耦合效率进行了计算与分析,分析表明其耦合效果明显优于传统耦合方式,耦合效率与传统耦合方式相比提高至2.57倍。因此本论文所设计的系统有效地解决了离散线性波导阵列集成芯片式光谱仪耦合效率低的问题,在实际工程应用中具有重要的指导意义。