本论文的主要工作是设计并制作了菲波纳契准周期超结构光纤光栅并对其特性进行了研究。首先对光纤光栅的发展、种类、制备及其应用作了概括介绍。其次,从麦克斯韦方程组出发,对光纤纤芯与包层的模式的色散关系及电磁场分量的表达式进行了严格的推导。以此为基础,通过耦合模理论推导出了光纤光栅的耦合模方程以及布拉格光纤光栅和长周期光纤光栅的反射率和透射率的解析解。应用光纤光栅耦合模方程及适当的边界条件,推导出了超结构光纤光栅中子光栅和相移部分的传输矩阵。首次用差分方法推导出了在考虑纤芯与包层模式耦合的情况下,计算超结构光纤光栅透射谱的4×4传输矩阵,该方法目前尚未见有文献报道。第三,设计了菲波纳契准周期超结构光纤光栅,并用传输矩阵法对其反射谱和透射谱进行了数值模拟,从理论上验证了其具有六循环及自相似等独特的光学特性。第四,用相位掩模版扫描的方法制备了费氏序数为S3-S10菲波纳契准周期超结构光纤光栅,并通过对实验过程的模拟将参数进行了优化,实验结果与理论数值模拟符合良好。最后,并对该超结构光纤光栅在分布式温度及应变传感领域的应用进行了探讨,同时设计了可应用于密集波分复用系统的广义菲波纳契类准周期超结构光纤光栅滤波器。该器件可以被用作C波段具有分形光谱的光纤滤波器,随机光纤激光器的谐振腔,分布式温度和应变传感器以及密集波分复用滤波器等。据我们所知,关于菲波纳契准周期结构在光纤中的应用尚未见实验报道。