光纤光栅是近几十年来发展非常迅速的光器件，它是随着其设计方法的创新和制备技术的改进完善而逐步发展起来的，到目前为止已在工程实际中得到极为广泛的应用。本论文着重研究了光栅的数值模拟和优化设计算法，探究了基于紫外曝光的光纤光栅的制备工艺，发展了光纤光栅在超宽带(UWB)技术中的应用。本论文的研究成果和贡献可以概括为以下几个方面：(1)深入研究了光栅的数值模拟和优化设计算法，其包括基于传输矩阵法的光栅的一维数值仿真、基于时域有限差分算法的光栅的二维数值仿真、基于有限元算法的光栅的三维数值仿真以及基于遗传算法的光栅的数值优化设计。(2)搭建了实验室的光纤光栅制备平台，完成了实验设备的采购、多模场反射峰光纤光栅的制备、在特种光纤上光栅的制备，并探究了相移光纤光栅的制备和光纤光栅Bragg波长的调谐性。(3)提出利用光纤光栅对信号光谱幅度调控实现一阶至四阶高斯导数型的UWB信号的产生方案，其产生的信号适用于由作者首次提出的混合调制技术和长距离无色散补偿的光载UWB信号通信系统。(4)提出利用光纤光栅对信号光谱相位调控首次实现了中心频和10-dB带宽全光、线性、快速、大范围可调谐的UWB信号的全光产生方案，其产生的信号适合于多种常用的调制技术以及由作者首次提出的混合调制技术，同时产生的UWB信号能适用于多带UWB系统和长距离光载UWB通信系统。(5)在将光纤光栅应用于超宽带技术的研究中，作者依据利用对信号光谱幅度调控实现UWB信号产生的方案，首次开创性提出了一种新颖的、能打破FCC模板限制壁垒从而继续提升UWB信号传输比特率的混合调制技术，在一定程度上促进了微波光子学中超宽带技术的发展。