随着光通信技术的不断发展，尤其是密集波分复用技术（Dense Wavelength DivisionMultiplexing，DWDM）的广泛运用，色散补偿技术受到了越来越多的关注。光纤通信系统已经从点对点传输转变为动态可重构网络，光纤链路的动态变化导致不同信道的累积色散不同。多信道动态色散补偿器（Channelized Tunable Optical DispersionCompensator，CTODC）由于能够分别对每个信道的光信号进行动态色散补偿，已经成为目前国内外的研究热点。本论文介绍了几种基于自由空间光学结构的CTODC，对它们的结构性能进行了分析和比较，在此基础上研究了一种基于硅基液晶（Liquid Crystal On Silicon，LCOS）的CTODC，给出了设计方案。该方案以相位光栅和LCOS作为色散元件和空间光调制器（Spatial Light Modulator，SLM），二者分别位于一个傅里叶透镜的前后焦面上，构成了一个2f系统。本论文利用几何光学理论得到光路系统中准直器、偏振控制器、傅里叶透镜、扩束棱镜等的设计参数，推导了光栅的角色散、系统带宽的计算公式，利用波动光学理论，推导了入射高斯光场与经过SLM调制之后的出射光场之间的耦合损耗公式；研究了该系统的色散补偿量、通带宽度、插入损耗等关键性能指标的关系，为器件的优化设计奠定了理论基础。进而对波长选择开关（Wavelength Selective Switch，WSS）和CTODC的集成做了探讨；对基于微机电系统（Micro Electro-Mechanical System，MEMS）的CTODC中的“兔耳”效应进行了分析，提出了抑制“兔耳”的方法；深入分析了LCOS作为SLM的特性，得出了基于LCOS的光器件传输谱线中纹波的产生因素，提出了抑制纹波的措施。