本课题根据光波导中的耦合模理论，理论分析讨论了不同光纤光栅的光学特性，为光纤光栅的实际应用提供理论依据；通过数值仿真，分析讨论了光纤光栅各种结构参数对其光谱特性的影响，获得了一些有益的结论，以便指导设计符合性能要求的光纤光栅产品；光纤光栅具有灵活、无源、插入损耗小以及偏振相关小等优点，是一种很有应用前景的光无源器件，本论文对光纤光栅的应用进行了深入的探讨。本论文内容主要分为：1.详细推导了用于分析光纤光栅特性的耦合模方程，同时分析比较了各种不同的数值计算方法，并对其中的主流算法给予了详细的说明。2.着重研究了光纤光栅的各种参数(切趾函数、光栅长度、啁啾系数、折变量等)与其反射谱谱宽、反射率峰值、时延、色散等特性的相互关系及影响，为光纤光栅的设计与制作提供了理论依据与参数选择的参考。3.光纤的色散是阻碍光纤通信系统性能进一步提高的关键因素之一。本文分析讨论了运用均匀光纤光栅作为传输型器件补偿光纤色散这一新的补偿方案，可使插入损耗大大减小，且光栅的制作简单，并根据均匀光栅的特点提出了利用级联的方法用于多信道色散补偿的设想；利用侧向压力使光纤光栅产生双折射的调谐原理，设计了可调谐的啁啾光纤光栅用于光纤链路的自适应偏振模色散补偿。