在光通信和光传感系统中，由于光纤和光子器件的内在各向异性或外部环境因素的影响,会给系统带来各种偏振相关损害,如偏振衰落,偏振相位噪声,偏振模色散以及偏振衰减等问题。而另一方面，有效地对这些偏振效应加以利用,也可实现各种光子器件以及传感测量系统。因此对材料或光子器件以及光系统的偏振效应的研究正成为光传感领域的研究热点。材料的偏振效应分为三类：退偏效应，双折射效应以及偏振衰减效应，这些效应可由16个独立的物理参量描述。本论文的主要目的是对光器件的全物理偏振参数测量的理论和实验研究。论文提出了基于系统估值的思想，通过建立起系统的非线性估值方程，并利用最小二乘优化求解，以实现全偏振参数测量的方法。论文提出了光纤和光纤空间光混合的两种不同全偏振参数测量的实验系统，并完成了对两种系统的理论分析、Matlab仿真和实验研究。方案一为基于光纤系统的偏振特性的全参数测量方案，通过最小二乘算法对非线性方程进行系统估值，从而得到被测器件的全部物理偏振参量。通过仿真发现当偏振态发生器的延迟量为3π/4，且测量点数多于15次时，测得的偏振参量精度较高，实验表明，通过这种方法得到的偏振参量的标准差范围大约在0.002~0.01。方案二为针对输入和输出偏振态不可直接获得情况，我们提出一种光纤空间混合的偏振参数测量系统，通过旋转被测的λ/4波片和λ/2波片，进行多次测量，估值得到其线双折射延迟量分别为89.03°和179.41°，测得数据的标准差分别为0.0836°和0.1092°，测量精度相对较高。