色散不仅是实现10Gb/s以上的高速光纤通信系统中的重要限制因素，也是对已铺设系统进行升级扩容的主要障碍。由于具有价格低、插损小、易调谐和低非线性等优点，光纤光栅色散补偿成为一种很有前景的色散补偿方案。然而，由于受到工艺精度和制作条件的限制，光纤光栅总是存在着反射谱不平坦和群时延纹波等问题，使系统性能恶化。因此，世界上还没有用光纤光栅色散补偿超过1000km的传输系统。国家863项目的要求是使用光纤光栅色散补偿实现超过3000km的基于G.652光纤的超长距离传输系统，我们遇到了前所未有的困难和挑战。 实验室全体师生经过近三年时间的艰苦奋斗，终于出色完成了863项目(No.2001AA120201、No.2001AA312090和No.2001AA122063)，创造了新的光纤光栅色散补偿传输系统的记录。文中在G.652光纤和啁啾光纤光栅色散补偿的基础上实现了低成本的超长距离DWDM传输系统，对中国这样一个人口众多、幅员辽阔的发展中国家来说，该研究成果具有特殊重要的经济意义和社会意义。在完成项目的过程中，为光纤光栅的实用化积累了许多重要经验，如光敏光纤的制备、光纤光栅写入条件的优化、制作过程的可重复性、大量光纤光栅的封装，以及测试工作的简化和可靠性研究等等。 本文针对啁啾光纤光栅在超长距离密集波分复用(DWDM)传输系统中的应用进行了深入的理论与实验研究，获得以下创新性的成果： 1.用干涉模型分析了光纤光栅的群时延纹波，把光纤光栅的制作、性能指标及系统影响有机地联系起来，改进了光纤光栅的制作方法，研制出大色散、低纹波的啁啾光纤光栅。 2.对窄带啁啾光纤光栅在DWDM系统中应用遇到的问题进行了研究。首次对光纤光栅串联时的线性串扰进行了系统地分析，并提出了抑制线性串扰的方法，同时指出了串联的窄带光纤光栅对系统的非线性串扰具有抑制作用；对光纤光栅连接时的背景损耗进行了测试。 3.讨论了基于光纤光栅的色散管理的特点；还比较了基于光纤光栅的几种不同的多波长色散补偿方案，提出了一种基于多波长光纤光栅色散补偿器的具有串扰抑制功能的新的结构，并对它在多信道系统中的应用进行了数值仿真。 4.自行设计了波长精确可调的、高重复性的光纤光栅写入系统，能精确控制写入光纤光栅的波长；在全所师生共同努力下，制作出了大量高质量的光纤光栅，并实现了基于光纤光栅色散补偿的0.4nm间隔、8×10Gb/s在1000kmG.652光纤上的传输系统和基于光纤光栅色散补偿的0.8nm间隔、12×10Gb/s在3100kmG.652光纤上的传输系统；验证了光纤光栅色散补偿在超长距离DWDM传输系统中的应用是完全可行的。 5.对基于光纤非线性的脉冲整形技术进行了研究，用基于光纤自相位调制效应的脉冲整形方式对高PMD光纤产生的脉冲分裂做了偏振模色散补偿实验，对基于Sagnac干涉仪的脉冲整形技术进行了理论研究和实验。