能够提高单模光纤空间光耦合效率的两级空间光耦合装置属于自由空间光通信技术领域。现有技术耦合效率低。本发明沿光入射方向初级汇聚透镜、多模光纤、大数值孔径变折射率透镜、小数值孔径变折射率透镜依次同轴排列；初级汇聚透镜、多模光纤、大数值孔径变折射率透镜的数值孔径相等或者依次增大；多模光纤的入射端面位于初级汇聚透镜像方焦点，出射端面位于大数值孔径变折射率透镜物方焦点；大数值孔径变折射率透镜的出射镜面与小数值孔径变折射率透镜的入射镜面相抵；大数值孔径变折射率透镜的折射率递减速率高于小数值孔径变折射率透镜；多模光纤的多模插芯、大数值孔径变折射率透镜、小数值孔径变折射率透镜的外径相同，与套管内壁静配合。