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人们对信息量的需求推动了光纤通信技术的快速发展，光纤通信系统的单信道速率已从10Gbit/s向40Gbit/s过渡；在波分复用系统中，单纤复用波长向数百个波长甚至更多发展。光纤传感技术是在光纤通信的基础上发展起来的新兴传感技术分支，具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好、阻燃防爆、结构简单、体积小、重量轻、低功耗、安装方便、易于扩展等优点，有广阔的发展前景，受到世界各国学术界和科研机构的高度重视。本文对高速光通信和传感系统应用中的部分偏振相关问题和应用进行了研究，主要内容包括以下几个方面：
建立了光纤环形镜偏振分析模型，首次给出了光纤环形镜输出解析表达式。在此基础上讨论了构建基于光纤环形镜光开关的原理，并讨论了它的输出特性及其受结构参数的影响。理论分析表明，可以通过在环形镜结构中引入相位调制器实现偏振无关的光信号输出切换；影响其开关特性主要参数有：耦合器分束比，偏振旋转角和双折射等效光轴方向，其中耦合器分柬比的偏振相关特性将使开关输出隔离度出现偏振相关性。实验测量了PLZT陶瓷样品的折射率、Kerr系数、回线、电致散射光学特性，并搭建了基于PLZT电光陶瓷的光纤环形镜电光开关原形装置，实验表明提出的理论模型是合理的，该装置实现了30nm范围内20dB消光比和31ns响应速度。
分析了非理想光纤光栅差分群时延(DGD)抖动与时延抖动的关系，并测量了啁啾光纤光栅的时延曲线和偏振模色散，实验结果与理论推导比较符合。通过理论计算和数值模拟的方法，计算了光纤光栅偏振模色散眼图代价与被补偿信号偏振方向的关系。应用数值模拟的方法，结合实验数据讨论了非理想线性啁啾光纤光栅固有偏振模色散引起的信号展宽和DGD抖动引起的脉冲形状变化。
分析了偏振测量的方法和原理，设计了光纤偏振测试系统方案，搭建了光纤偏振分析系统原形，并对系统的校准过程及稳定性进行了讨论。该系统具有结构简单、高速响应、无运动部件等优点。利用光纤偏振测试系统，基于邦加球方法对一段5.56m长的保偏光纤PMD进行了测量，并与固定分析仪方法测量结果进行了比较。该方法可用于实际PMD前向反馈补偿系统的反馈信号产生。实验表明系统满足了进一步研究工作的要求，为PMD补偿研究打下了基础。
本文首次提出了采用光信号偏振度(DOP)作为反馈信号进行电流传感的方案，该方案完全由普通光纤构成，具有成本低、结构简单、对强电场环境影响不敏感等优点。本文提出了两种基于光纤腔的传感头设计方案，讨论了结构参数设计对传感灵敏度及损耗的影响，并进行了初步实验。但是由于时间仓促，相关工作还有待进一步的深入。
此外，本文对飞秒脉冲下熔锥光纤耦合器非线性特性进行了初步的研究，测量了耦合器的非线性阈值和非线性吸收参数。
本文研究表明对于光纤偏振特性及相关问题的深入探索，对光纤通信及传感应用的发展具有重要的意义。