光纤系统性能本质上受限于所应用光纤的非理想因素。光纤双折射是对光纤系统性能影响较大的因素之一。光纤双折射所引入的偏振相关问题始终是光纤系统面临的难题。本论文研究光纤布里渊散射与干涉过程中由双折射引入的偏振相关问题，进而分析其在分布式光纤传感中的应用，包括：光纤双折射的分布式测量以及光纤双折射对分布式光纤传感器性能的影响。本文首先研究单模光纤布里渊散射谱的偏振特性，包括散射增益的空间演化以及散射线宽与频移的偏振关联性。基于波片模型建立了布里渊散射增益空间演化的理论模型；通过理论分析提出单模光纤中布里渊散射线宽和频移具有偏振关联性，指出光纤双折射与声速非均匀性共同造成该偏振关联性，并实验测量了其大小。基于布里渊散射增益的空间演化模型及散射频移的偏振特性，本文提出了两种光纤双折射分布式测量新方法，并进行了数值仿真和实验研究。该方法可应用于含椭圆双折射单模光纤的双折射测量。基于光纤布里渊散射谱偏振关联性的研究，本文进一步分析其对分布式温度/应力传感器测量精度的影响。研究了在传感器中应用扰偏器对该偏振关联性的抑制作用，指出在非理想扰偏情况下，光纤双折射与声速非均匀性引入的散射频移测量不确定度决定了此类传感器对温度/应力测量的极限精度；并对比了应用不同种传感光纤以及传感器单端配置与双端配置时的测量精度。本文最后研究偏振态衰落对干涉型分布式振动传感器定位误差的影响。结合干涉仪结构的等效双折射模型，分析了光纤双折射引入偏振态衰落噪声的特征，并理论提出了传感器定位误差估计方法，指出了偏振态衰落引入的可见度噪声和相位噪声对传感器定位误差的贡献；基于上述理论，本文提出并验证了可有效抑制偏振态衰落噪声影响的功率谱重塑法。