本发明公开了折射率调制的多级相移光栅结构、制备方法及光耦合器，多级相移光栅结构为呈轴向排布的光纤布拉格光栅，包括：至少一段均匀光纤光栅段，以及两端均与均匀光纤光栅段连接的相位调制光栅段组；相位调制光栅段组包括至少两级相位调制光栅段，且各级相位调制光栅段呈逐级嵌入式排布；均匀光纤光栅段及每级相位调制光栅段的有效折射率均不相同；经相位调制光栅段组后，反射谱中目标透射波长的相移量为nπ，其中，n=（0.3~0.7）+N，N为自然数。本发明的多级相移光栅结构通过在均匀光纤光栅中进行多级有效折射率调制，给出多级相位调制光栅段，提高光纤对反射谱中透射波长的精度以及透射率。