为了保持电光调制器(EOM)输入光偏振方向始终与其内部可传播模式偏振方向一致，使EOM获得良好的调制效果，提出了一种基于比例-积分-微分(PID)算法的EOM自适应偏振控制方法，理论分析并实验验证了该方法的可行性。实验结果表明，基于该方法设计的控制系统不仅能实时监测EOM输出光功率，而且能保持其输出光功率最大；与激光器和EOM输入端直接用保偏光纤连接时相比，PID偏振控制下EOM输出平均功率提高了3.08 dB，PD输出电压标准差由0.121 4降至1.237 5×10^-4，稳定控制状态下偏振态矫正时间在ms量级。

全光纤高速偏振态测量, 尤其是模拟信号的偏振态高速测量在光纤通信和光纤传感等领域中有着重要应用。在深入研究光电探测器放大电路的基础上, 搭建了基于光纤偏振控制器(PC)、偏振分束器(PBS)以及模拟光电探测器的全光纤高速偏振态测量系统。用搭建的系统对0~50 MHz模拟信号的偏振态进行了测量, 并与商用偏振分析仪进行了误差比较。实验表明, 此偏振态测量系统可实现速率0~50 MHz模拟信号Stokes参量的准确测量, 显示在邦加球上的测量误差半径在0.03以下, 与商用偏振分析仪处于同一量级。系统重复性良好, 且可测模拟信号的速率远超目前商用偏振分析仪, 为许多待测光为模拟信号的光纤传感系统提供了有效的测量手段。

基于四态法的偏振相关损耗（PDL）测试技术，通常需要用光纤连接偏振控制器和待测器件。由于光纤普遍存在双折射效应，会使测试光的偏振态在经过传输光纤后发生改变，有可能给PDL测试带来影响。利用延迟波片近似和传输矩阵方程进行了理论分析，并利用偏振控制器、偏振分析仪和功率计等仪器进行了实验验证。实验结果表明，传输光纤虽然会影响测试光的偏振态，但对测试四态光在邦加球上的相对位置和PDL测试结果的影响极小，与理论分析保持一致。为深入研究PDL测试技术提供了一定的技术支持和经验借鉴。

偏振控制器（PC）是实现偏振控制算法的重要器件，也是量子密钥分发系统中的重要组成部分。提出了一种利用挤压器的相位与偏振态轨迹的旋转轴之间的关系来分析挤压型偏振控制器“极地盲区”问题的新方法。从理论上分析了此类偏振控制器的控制原理，推导出挤压器上相位变化与它的偏振态轨迹旋转轴之间相互影响的规律。基于以上特性，进一步分析了两个光纤挤压器级联的偏振控制器的“极地盲区”现象，即只有在极个别的输入偏振态才能实现任意偏振态输出，绝大多数的输入偏振态都有不能到达的区域。通过仿真和实验结果对比验证了理论分析的正确性，提出的一种规避盲区的偏振控制算法设计思路，可减少偏振控制的可变自由度。

利用光纤光栅的偏振特性感知外界参量变化是光纤光栅传感的新研究热点。提出利用光纤光栅第一斯托克斯参量s1感知外界压力的新方法。推导了光纤光栅压力所致线双折射和s1参量的关系，建立了压力、线双折射和s1参量三者之间的关系模型，分析了线偏振光入射角度对s1参量的影响。仿真表明，偏振光入射角度影响s1曲线的基准值，同时也影响左右波长测量点的对称性和线性度。利用光纤光栅和高速在线检偏器搭建了实时压力测量系统，测量了不同偏振光入射角度下s1参量受压力所致线双折射的影响曲线，验证了理论仿真结果。

深入研究了线双折射光栅中透射光偏振特性的演变过程。采用耦合模理论和琼斯矩阵分析了传输距离、双折射大小、入射起偏态等因素对透射光偏振特性的影响, 并利用邦加球中描绘了偏振态的演变趋势。结果表明：光栅中的线双折射和传输距离会改变传输光的偏振态, 偏振态的波长相关曲线会随传输距离和线双折射的增大而不断扩展, 入射起偏态的不同并不改变偏振态的拓展趋势。同时, 第一斯托克斯参量与偏振相关损耗在峰值波长点上存在对应关系, 两者幅值均与线双折射呈单调递增关系, 可应用于传感测量。

偏振态的测量在光通信领域有着重要的作用, 因此越来越受到人们的关注。在分析现有方案的基础上, 推导出了新的斯托克斯计算公式, 以此公式为依据提出了一种能对高速变化的偏振态进行实时测量的新方案, 并对可能产生的误差因素进行了分析。给出了制作实用化测量模块所要达到的器件要求和制作工艺。

由法拉第效应原理,通过测量磁场引起光纤布拉格光栅(FBG)的偏振相关损耗(PDL),可以测得磁感应强度大小。FBG中线双折射的存在,同样改变了光的偏振特性,仿真并实验验证了FBG固有偏振相关损耗的特点。利用琼斯矩阵法理论推导了FBG在既有双折射又有磁场影响时,输入线偏振光偏振态的变化规律。通过对偏振相关损耗与线偏振光起偏角和双折射大小的仿真分析可知,不同起偏角的线偏光对线双折射的敏感度不同。在线双折射的影响下,偏振相关损耗峰值随起偏角大小呈周期性变化,对磁场测量的灵敏度产生影响,而与磁感应强度的线性关系并未发生变化。

采用旋转波片法搭建了一套偏振态斯托克斯参量自动检测系统,每秒可以处理和显示15个偏振椭圆。该系统采用数据采集卡和LabVIEW软件来组成虚拟仪器,通过数据插值与重采样技术对旋转角度进行精确定位,消除了电机转速不稳定带来的系统误差。根据米勒矩阵得出透射光强随旋转角度的变化方程,并与实时采集的测量数据进行对比拟合,通过傅里叶变换得出曲线方程中的待定系数,给出对应的斯托克斯参量,并计算光波的电场分量及相位差,确定出射光的椭圆偏振消光比、长轴方向与椭圆旋向。还考查了本底噪声对测量结果的影响,比较了旋转波片与旋转检偏器两种测试方法的优缺点。