上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)是中国第一台X射线相干光源,其辐射波长可覆盖水窗波段。为满足不同的用户需求,装置将加装椭圆极化波荡器,运行模式可在线偏振与圆偏振之间切换。基于SXFEL装置对偏振控制方案进行参数设计,评估了电子束抖动的影响,并在理论上分析了该方案的辐射稳定性。此外,还设计了一套圆偏振方向的快速切换结构,它可使SXFEL装置以10 Hz频率量级在不同的圆偏振方向之间切换。

干涉型光纤传感器是一种高灵敏度的传感器，在许多领域都具有重要应用价值，而偏振衰落是这种传感器中需要解决的一个重要问题。提出采用脉冲正交偏振切换及基于相位生成载波(PGC)的信号合成算法来实现抗偏振衰落。阐述了正交偏振切换方法的基本理论，分析了以PGC解调为基础的正交偏振切换合成算法的原理，搭建了实验系统进行实验研究。结果表明，当光纤中偏振态受到扰动时，通过正交偏振切换及合成算法，合成的结果等效干涉度可以稳定在0.93~0.94之间；解调结果的噪声可以达到四路偏振通道噪声的最低水平。该方法可以消除传输光纤中偏振扰动所造成的低频相位漂移，使解调结果不受传输光纤中偏振态扰动的影响。长时间的噪声监测结果表明，PGC调制频率为8 kHz时，系统噪声达到了-96 dB/Hz （1 kHz），与同一系统中采用法拉第旋镜作为反射镜测得的本底噪声相当。该方法为解决干涉型光纤传感器时分复用阵列，特别是基于光纤光栅的干涉型准分布式光纤传感器和分布式传感系统中的偏振衰落问题提供了一种可行的途径。

研究了4 路偏振切换技术在光纤干涉仪中的应用，建立了基于4 路偏振切换的抗偏振衰落的理论模型，运用了复数运算的方法解决4 路信号的合成问题，对偏振诱导信号衰落的抑制效果进行了仿真。偏振衰落实验搭建了基于非平衡的迈克尔孙干涉仪的实验系统，采用相位产生载波技术(PGC)外调制方案解调信号，对4 路偏振切换技术抗偏振衰落效果进行了实验测试。结果表明，4 路干涉信号合成后，可以消除传输光纤双折射的影响，合成干涉信号的解调结果与单路解调结果一致；合成干涉信号的等效干涉度可以稳定在0.838，验证了偏振切换技术抗偏振衰落的有效性。

研究了偏振切换正交相移键控(PS-QPSK)和双偏振正交相移键控(DP-QPSK)信号的产生原理，理论分析了PS-QPSK信号的性能优势。针对偏振切换归零正交相移键控(PS-RZ-QPSK)信号，提出了一种新的调制方案，方案在保持PS-RZ-QPSK信号优势的同时减少了发送端使用的马赫曾德尔调制器(MZM)的数量，大大降低了发射机成本。通过仿真结果分析得出在相同比特率(84 Gb/s)和相同波特率(28 GBd)条件下，PS-RZ-QPSK比双偏振归零正交相移键控(DP-RZ-QPSK)信号具有更好的传输性能，验证了该方案的可行性。