偏振作为光的基本属性,在光通信、光学显示和生物光子学等领域中有着广泛应用,如偏振复用技术可以使光通信系统通信容量翻倍。另一方面,偏振效应也会引起损害,如偏振相关损耗和偏振模色散等会造成光通信系统光信号损伤。偏振的利用与偏振相关损害的抑制,都离不开偏振控制。偏振控制一般由偏振控制器结合相应算法实现,算法包括扰偏算法和偏振追踪算法,分别对应扰动偏振态和稳定偏振态两种功能。然而,目前两类算法在偏振控制速度上均存在不足:对于扰偏,随机扰偏算法的扰偏速度分布集中在低速区域,导致平均扰偏速度较慢;对于偏振追踪,使用的反馈型算法迭代次数过多导致追踪速度较慢。另一方面,近年来硅基光子集成技术不断发展,相比分立光学器件,在集成度、稳定性和功耗等方面具有明显优势,将偏振控制器集成在硅基光子集成芯片上有利于提高其性能及解决片上系统偏振相关问题。因此,本文针对高速扰偏算法和偏振追踪算法进行研究,基于硅基光子集成芯片进行验证,实现了高速扰偏和偏振追踪。具体工作概括如下:（1）分析比较了三类偏振控制器,以延迟量可调偏振控制器为例进行算法开发,提出其在硅基光子集成芯片上实现的光学结构。（2）研究了三种扰偏算法并在硅基光子集成芯片验证。针对光纤链路偏振变化模拟和高速扰偏两种需求,分别设计了用于前者的瑞利分布扰偏算法,用于后者的旋转轴扰偏和定轴扰偏算法,将三种算法在硅基光子集成芯片上进行验证,最高平均扰偏速度分别可达500 krad/s、3 Mrad/s和600 krad/s,且瑞利分布扰偏的扰偏速度满足瑞利分布。（3）提出了一种快速偏振追踪算法并在硅基光子集成芯片验证。通过引入前置的偏振测量模块和前馈算法,将搜索次数从传统算法的数十次降到一次,有效地提高了偏振追踪速度。实验上在硅基光子集成芯片上实现了30μs的快速偏振追踪,追踪精度达到99%。