随着光传输系统中单通道比特率的增加，偏振模色散越来越严重地损害着系统的传输性能，使得偏振模色散矢量的一阶近似变得越来越不合理。在高比特率、长距离光传输系统的使用中，对高阶偏振模色散效应的补偿是一个要解决的关键主题。为了实现二阶偏振模色散补偿，有两个主要的问题要解决：一、补偿器的结构是什么样的，相应的控制参量数目是多少；二、怎么样能使这些控制参量最优化。本文是国家自然科学基金项目(编号：60377015)“多功能偏振模色散补偿器的研究”的一部分，对偏振模色散补偿器的结构和补偿原理，补偿器中控制参量的全局最优化问题等方面进行了研究。本论文的主要工作如下，其中黑体部分为创新点：·回顾了偏振模色散的基本理论，包括偏振光的基本概念、偏振主态模型、偏振模色散矢量和高阶偏振模、以及偏振模色散的级联规则。·总结了一阶、二阶和完全二阶PMD补偿器的结构和补偿原理，把PMD补偿问题抽象为一个数学问题中的全局最优化问题。·第一次把DIRECT算法引入偏振模色散补偿领域，首次提出DIRECT算法和Hooke & Jeeves算法的组合作为偏振模色散补偿器的最优化方案，能够完成搜索多个控制参量的初始化全局最优解并且跟踪全局最优解的任务。·独立编写了算法的C语言程序，改造了Hartman 6函数，用它的返回值模拟偏振度的测量值，数值仿真了控制参量的最优化过程，确证了这个最优化方案的有效性。·把提出的最优化方案应用于偏振模色散补偿实验。