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该论文主要分析和研究了高速光纤通信系统中的偏振模色散.对解决偏振模色散问题所涉及的一系列关键技术进行了分析和探讨.研究的内容包括偏振模色散的理论分析,偏振模色散模拟、测量和补偿技术.以下是作者的主要工作(黑体部分为创新性贡献):1.采用统一的定义和方法,系统全面地介绍了PMD的一些基本概念和基本理论.包括在Jones空间和Stokes空间中偏振光的表示,偏振光在光纤中的传输中是如何被描述成它的Stokes矢量的旋转过程的,偏振主态模型,PMD矢量的四种不同但紧密联系的表示法,它们是不同实验方法的理论基础,例如在时域和频域里面的PMD测量.2.采用偏振控制器级联保偏光纤的方案,数值模拟了PMD模拟器偏振模色散值的统计分布,通过一种优化算法,使其分布接近于麦克斯韦分布.在国内首次实现了PMD模拟器.3.建立了在四信道的DWDM系统中处理PMD的模型.利用这个模型,分析了PMD对DWDM系统的影响.在DWDM系统中,PMD使脉冲展宽和变形,PMD系数越大,脉冲展宽就越严重.同时,PMD限制了最大传输距离.最大传输距离随着PMD值的增加而减少.另一方面,信道间距越小,平均最大传输距离的也越短.这个结论对光纤通信系统的设计有一定的参考作用.4.介绍了Sagnac干涉仪法测量PMD的主要工作原理,国内第一次实现通过Sagnac干涉仪法测量偏振模色散,得到PMD的抖动满足麦克斯韦分布.并与固定分析仪法进行对比,说明了Sagnac干涉涉法不仅实现起来简单,测量频谱更具有可读性,并且在偏振模色散比较小的情况下,Sagnac干涉仪法所得的结果更可靠一些.5.介绍了偏分复用孤子法测量PMD的主要工作原理,国内第一次实现通过偏分复用孤子法测量偏振模色散,多次测量结果满足麦克斯韦分布.6.利用琼斯矩阵特征值法测量了光纤的PMD.琼斯矩阵特征值法能给出光纤有关偏振模色散的全面的信息,除了光纤的PMD外,还有光纤的PMD矢量,光脉冲的斯托克斯矢量,光纤的传输矩阵等,并可以分析PMD随着频率的变化情况.琼斯矩阵特征值法也是以上几种方法中精度较高,测量范围较宽的,但是同时,它也是测量时间较长的.7.用自相关函数研究了偏振模色散的漂移.偏振模色散随时间发生漂移,漂移快慢从几分钟级到几天.这种漂移可以用偏振态和PMD矢量的自相关函数来描述,自相关函数里的特征漂移时间给出了平均漂移时间的量度,特征漂移时间不能由已知的光纤参数来预测和估计,因为它和光纤铺设的一些因素如环境扰动等有关,只可由实验测得.8.从理论上分析了光补偿法实现PMD自动补偿的原理,建立2.5Gb/s自适应偏振模色散补偿试验系统,首次在国内成功进行了2.5Gbit/s偏振模色散自动补偿.9.采用十段高双折射光纤级联而成的PMD模拟器模拟实际光纤,从信号中提取基带频率分量作为反馈信号,对2.5Gbit/s系统进行了PMD自动补偿实验,并对反馈前后的系统进行了系统代价的测量和比较.10.在国内首次完成了10Gb/s光纤通信系统偏振模色散的自动补偿,眼图及系统误码率的测量,结果显示自动反馈补偿系统具有非常好的补偿效果.11.介绍了我们正在进行的40Gb/s偏振模色散自适应补偿系统,包括PMD模拟器,自适应偏振模色散补偿方案,反馈信号的选择与自适应算法,可调时延器,偏振模色散测量技术,40Gb/s自适应偏振模色散补偿试验系统,PMD对WDM系统影响及补偿方案等.