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随着光纤通信的发展，网络的容量和传输的速率也在不断扩大。当前，光纤的色散成为了影响光纤通信向高速大容量发展的主要因素之一。实践证明，无论是数字光纤通信，还是模拟光纤通信，光纤传输系统中的色散补偿都是维护信号传输质量的必要单元。本论文针对光纤光栅的色散补偿特性，对基于光纤光栅的动态色散补偿系统技术和模拟光纤CATV系统中的啁啾光纤光栅的色散补偿特性，进行了比较全面的理论及实验研究；同时文中对光纤无线通信系统中利用特殊结构的光纤光栅的设计来实现毫米波副载波的产生也进行了相应的理论分析。本文的工作主要包括以下几个方面：
综述了光纤通信系统发展中存在的问题，对啁啾光纤光栅在光纤通信系统中的色散补偿特性进行较为系统的分析，包括啁啾光纤光栅的反射谱线特性、群时延特性和色散特性。
根据高速光网络动态色散补偿的要求，提出了一种基于啁啾光纤光栅应力调谐特性的闭环控制动态色散补偿系统。该系统通过固定在同一悬臂梁的均匀Bragg光纤光栅传感器来实现色散补偿量的动态反馈控制。在多信道色散补偿方面，本文作者在理论和实验上分析了Gires-Toumois干涉仪的色散补偿特性，并提出了一种基于双芯准直器的复合腔Gires-Toumois干涉仪动态色散补偿系统方案。
从非线性薛定谔方程出发，分析了光纤CATV传输系统中的啁啾光纤光栅的色散补偿特性，从理论上得到了系统的二阶非线性失真(CSO)的表达式，并给出了相应数值模拟的结果。在此基础上，进一步分析了直接调制的模拟系统中啁啾光纤光栅的色散补偿特性；模拟系统中啁啾光纤光栅色散补偿位置的依赖关系；啁啾光纤光栅的群时延抖动对系统的二阶非线性失真性能的影响等等。在实验上，构造了相应的啁啾光纤光栅色散补偿系统方案，给出了实验论证。
在对光纤无线通信系统(ROF)中毫米波副载波的产生原理进行分析的基础上，提出了一种基于光纤光栅的毫米波副载波信号产生的新构想。其基本思想是通过特殊结构光纤光栅的设计来获得脉冲内双频信号的产生，然后通过光学自拍频效应来获得时域上毫米波副载波信号的产生。文中分析了不同波形情况下副载波信号产生的机理，对弱光纤光栅和变迹莫尔光纤光栅条件下毫米波副载波信号的产生进行了数值模拟计算。在此基础上，利用所设计的光纤光栅和波分复用技术，提出了一种频移键控Radio Over Fiber系统，为下一代的高速大容量的RadioOver Fiber系统提供了一种可行的备选解决方案。