本发明公开了一种LNOI悬空模斑转换器及其工艺实现方法，该装置包括光纤固定槽、光耦合端面、SiO2悬臂梁支撑结构、SiO2悬空光波导、LNOI锥形芯层、过渡结构、LNOI光波导芯层、SiO2包层以及芯片衬底。其中，所述LNOI锥形芯层嵌埋于SiO2悬空光波导中间，所述LNOI光波导芯层位于过渡结构与SiO2包层所围合的空间之中；所述SiO2悬空光波导、过渡结构和SiO2包层依次连接，且其中嵌埋的LNOI锥形芯层与LNOI光波导芯层精准对接。本发明实现了LNOI光波导中光模式尺寸的横向、纵向的同时转换，可以满足亚微米LNOI光波导与光纤模式尺寸匹配的需求，该模式转换器对脊型LNOI光波导和矩形LNOI光波导均适用。