光纤光栅是利用光纤材料的光敏感性，在纤芯内形成空间相位光栅，而在纤芯内形成窄带(透射或反射)滤波器或反射镜，从而控制光在其中的传播行为。加之光纤本身具有低耗传输、抗电磁干扰、轻质、柔韧、化学稳定、全兼容于光纤及电绝缘等优点，光纤光栅在光纤通信领域和光纤传感领域有着广阔的应用前景。光纤光栅技术被认为是继掺铒光纤放大器(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier,EDFA)技术之后又一重大技术突破，它使复杂的全光传送网通信成为可能，给光纤通信领域带来了革命性飞跃。因此，研究光纤光栅的频谱特性，发展其理论模型，对于指导光纤光栅的分析和设计，充分挖掘其应用潜质，都极具现实指导意义。 本文的主要工作有：研究了Ⅴ-Ⅰ传输矩阵方法在光纤光栅的频谱分析中的应用，研究光纤光栅光谱的切趾优化以获得良好的旁瓣抑制。具体内容和取得的研究成果如下： 1、研究了Ⅴ-Ⅰ传输矩阵方法在光纤光栅光谱分析中的应用。从Ⅴ-Ⅰ传输矩阵单元导出了耦合模方程，再利用数值计算，将该方法与耦合模理论和转移矩阵法分别做了比较，发现其具有计算简明、高效等优点。最后从理论角度分析了Ⅴ-Ⅰ传输矩阵方法高效计算能力的原因，即通过参数变换将边界矩阵退化为单位矩阵，从而减小操作次数，大大提高运算效率。Ⅴ-Ⅰ传输矩阵方法是分析设计复杂、大计算量光纤光栅结构的有力工具。 2、详细研究了相移长周期光纤光栅的切趾优化。首先分析了相移大小、个数及分布对长周期光纤光栅透射谱的调控作用。接着引入长度切趾方法，着重比较不同长度切趾函数的切趾效果，发现该方法虽能有效抑制阻带内旁瓣振荡，却也增强了带外旁瓣。最后比较了折射率切趾和长度切趾方法，指出长度切趾技术在技术工艺实现上的重大优势。这些研究成果，对于光纤光栅的设计和实际应用有一定的指导意义。 3、深入分析了级联长周期光纤光栅的旁瓣抑制。提出只需适当调整级联光纤光栅的间隔、光栅长度、分布和各段光纤光栅耦合强度，就能够有效抑制多段光栅级联所产生的旁瓣振荡。这一系列有益结论，有助于推进级联长周期光纤光栅在波分复用系统中的应用。