随着光纤通信和光纤传感技术的飞速发展,光纤链路偏振效应的影响逐渐显现。一方面,可以利用偏振效应实现对外界物理量的测量,也可以借助偏振复用技术提升通信系统的传输容量;另一方面,相干接收系统中偏振失配则会导致信噪比劣化,甚至无法完成相干解调。本论文针对两种不同技术场景研究光纤偏振信息的检测和调控技术:1)针对偏振敏感光纤传感系统（POFS）,重点开展了偏振信号衰落现象（因偏振态沿光纤链路随机游走导致的灵敏度剧烈波动）的分析及其抑制技术研究,旨在提升POFS系统的稳定性和定位精度。2)针对同源自相干光纤通信系统,重点开展了一系列自适应偏振调控芯片及算法研究,以解决自相干光纤通信系统中因本振光偏振态随机游走引发的载波衰落问题,为其在短距场景中的应用提供技术支撑。本论文的主要研究工作和创新点包括:（1）针对前向POFS系统中偏振信号衰落现象,提出了一种基于保偏光纤（PMF）的解决方案。基于光纤波片模型,通过仿真分析指出基于单模光纤（SMF）的POFS系统存在三种偏振信号衰落情况;依据最敏感情况所需要的条件,设计了一种基于PMF的实现方案,使前向POFS系统偏振信号衰落现象得到充分抑制,极大地提升了传感系统的稳定性。（2）针对POTDR系统中偏振信号衰落现象,提出了一种基于45°对齐的双检偏器检测方案,为了简化偏振检测过程的理论分析,提出旋转坐标系模型。为了便于实际应用,设计并研制了一种空间光学集成器件方案。实验结果表明,采用45°对齐的双检偏器,偏振信号衰落发生的概率从传统POTDR的35.5%下降到6.5%,并有效提升了扰动事件的定位精度。为了进一步抑制偏振信号衰落,提出了基于多维偏振调制和解调的方案。仿真结果显示所提出的方案能够很好地抑制POTDR的偏振信号衰落,并可进一步缓解因偏振信号衰落而导致的定位精度劣化现象。（3）针对自相干光纤通信系统中本振光偏振态随机游走问题,提出三种硅基偏振控制器方案,研究并解决了偏振态调控过程中的复位问题。1)基于1/2波片模型的偏振态旋转特性,提出使用可旋转的1/2波片将任意入射光偏振态连续稳定在X和Y偏振分量能量相等的状态。同时证明使用PS-DC-PS-DC（Phase shifter,PS;Directional coupler,DC）级联的结构能够构成等效可连续旋转的1/2波片。2)利用PS-DC结构设计了相应的算法将任意入射光偏振态连续地稳定在X和Y偏振分量能量相等的状态,极大地简化了偏振控制器的结构。同时指出,在允许有3-d B能量损失的情况下,这两种方案均可将任意偏振态稳定到TE偏振态。3)提出用DC-PS-DC结构的偏振控制器,将任意偏振态连续稳定到TE偏振态,且不损失额外的能量。（4）提出了基于硅基自动偏振控制技术的双向自相干传输方案。分析了其技术优势和实际挑战。针对本振光偏振态随机游走问题,设计了PS-DC结构的硅基偏振控制器并实现了连续偏振追踪功能,能够将本振光偏振态持续地稳定在X和Y偏振分量能量相等的状态。该硅基偏振控制器可在高达300 rad/s偏振旋转场景下稳定工作,且不影响通信系统性能。在此基础上,使用低成本、高达1.5 MHz线宽的无需温控DFB激光器成功完成了600 Gb/s DP-64QAM的实时传输实验,为本方案在数据中心场景的实际应用提供了技术支撑。