本发明属于塑料光纤侧向光耦合技术领域，解决了LED‑塑料光纤系统的侧向耦合效率低的问题。提供了一种于45度倾斜光井直菲涅尔透镜的侧向光耦合增强方法，包括以下步骤：S1：在塑料光纤侧表面进行侧耦合光井的加工；S2：进行初级聚焦菲涅尔透镜的设计和参数选择，初级聚焦菲涅尔透镜使LED辐射光汇聚，缩小其光斑面积，将其聚焦于光井上方；S3：进行次级分区准直菲涅尔透镜的设计和参数选择，次级分区准直菲涅尔透镜根据入射光的位置和角度进行计算并分区，包括中央镂空区和分区准直区，最大限度使LED来光耦合进入光井形成有效传导模式。本发明的光井结合菲涅尔透镜组，可使LED‑塑料光纤耦合系统侧向耦合效率超过6％，远远高于目前1‰以下的水平。