光纤光栅及其在光纤通信和光纤传感器中的应用引起了人们的广泛关注。在光纤通信中，光纤光栅具有滤波、选频以及色散补偿等功能，由于光纤光栅作为光纤器件，它具有耦合效果好、结构简单、色散补偿效果明显等优点；光纤光栅传感器具有不受电磁干扰、信号带宽大、灵敏度高以及重量轻、结构紧凑、易于复用等优势，这种传感器在大型建筑和油井等特殊场合的安全检测等方面具有极为广泛的应用前景。本文主要以布拉格(FBG)和长周期(LPG)光纤光栅作为研究对象，对光纤光栅的基本特性以及滤波、传感等特性进行了系统的研究。 对分析光纤光栅特性的基本理论分析方法和数据模拟工具进行了介绍，利用耦合模理论分析了均匀周期布拉格光栅的光谱特性。 分析了布拉格光纤光栅的各种逆散射算法，其中包括GLM、Layer-Peeling等数值算法的运算意义以及模拟步骤，并且将一些常用的优化算法如粒子群优化算法以及LMS算法等应用到逆向设计中。通过对零色散光纤光栅滤波器以及考虑光源线宽色散补偿光纤光栅的逆向设计，比较了这几种方法各自的特点。 对光纤光栅传感系统的检测技术作了详细的介绍，对传感的温度、应力等参量的灵敏度作了理论分析，并且集中介绍了光纤光栅中存在的温度、应力交叉敏感问题，并且讨论了解决方案以及双参量同时测量技术等。并且通过对光纤耦合器以及有源激光器的研究，设计了一种有源全光传感网络，利用悬臂梁技术进行波长调谐，它具有分辨率高、系统结构紧凑、耦合连接方便以及易于复用等特点，具有比较好的应用前景。 长周期光纤光栅在滤波、EDFA以及传感中具有广阔的应用，它是一种新型的光纤光栅，通过对它的理论模拟分析以及对温度、应力等灵敏度的分析，说明它的基本特性和优势。并且对偏振光栅作了一些理论分析，并且提出了模型以及模拟过程，证明它在未来的通信和传感中有着广阔的应用前景。