一束光通过屋脊棱镜，在镜内会被分为两条路径传播。两条路径偏振传输特性的差异，导致了零级衍射光斑的分裂现象，严重影响了光学系统的成像质量。为了弄清楚这种分裂现象，利用相干偏振理论，全面研究了不同偏振态的光束通过Schmidt棱镜后的光强分布。此光强分布同时包含了棱镜的结构参数。通过对此光强分布进行分析，得到了对准单色光的如下结论：1) 均匀态偏振光通过棱镜后的分裂双峰间距随着偏振度的增加而增加，且双峰极大值的光强差也随之增加；2) 矫正屋脊棱镜衍射光斑分裂现象的最理想条件为偏振矩阵因子B=0。通过改变单一界面入射角的方式获得不同偏振度的单色偏振光。检测该单色偏振光经过Schmidt棱镜后的衍射分布，得到与相干偏振统一理论分析一致的结果。

为了检测和表征斯密特棱镜的偏振像差,提出弥散圆检测法和B值检测法,对两种方法的原理进行了阐述,并对具体检测方法进行了介绍。弥散圆检测对传统弥散圆检测法进行了补充,增加光斑中心距和光斑变形度测量使它能够表征棱镜偏振像差。B值检测基于自然光的矢量衍射公式,通过对B值的检测分析了偏振像差产生的根源。

为了校正Schmidt 棱镜的偏振像差,消除双像和鬼影像现象,根据棱镜Jones 矩阵B 因子与衍射光强的关系,推导出B 因子与屋脊面反射相移差δ 之间的关系,明确了消除偏振像差,要求B=0 需要屋脊面反射相移差δ=π的条件。采用在屋脊面镀制相位膜的方案,对比了单层膜与多层膜的反射相移差特性,得到了在可见光区实现宽波段消除偏振像差的膜系特性;证明了B=0 是一条可以同时校正所有不同偏振状态入射光偏振像差的有效技术途径。实验镀制了屋脊面相位膜样品,进行了多种入射光偏振状态下的偏振像差检测,得到了很好的消偏振像差结果。

为了分析Schmidt棱镜偏振像差在自然光成像系统中对成像质量的影响，以线偏振光矢量衍射光强分布为基础，利用两种非相干叠加积分模型，获得了自然光通过Schmidt棱镜后完全相同的衍射光强分布关系。通过这个关系式分析得知，自然光经过屋脊棱镜的偏振像差表现为衍射光斑的对称分裂。对分裂导致的像面中心亮度比、分辨率以及所提出的像面变形度等像质评价参数进行了分析计算。结果表明，Schmidt棱镜的成像质量受到其偏振像差的影响严重。Jones矩阵因子B作为棱镜的结构特性参数，影响并决定棱镜的成像质量。B因子的大小就是Schmidt棱镜偏振像差的大小。理论分析及实验结果均表明，B=0为校正Schmidt棱镜偏振像差的一个条件。

斯密特棱镜的偏振像差导致了成像质量的下降, 对斯密特棱镜偏振像差的矫正效果的定量检测成为当务之急。Mueller矩阵法不仅可以用于斯密特棱镜偏振特性的分析, 而且可以作为斯密特棱镜偏振特性的表征和检测对象。采用双旋转延长器的结构, 通过两个四分之一波片的周期变化, 对入射光的偏振态进行调制, 用傅里叶级数法计算出斯密特棱镜Mueller矩阵元, 经分析计算和实验检测, 得到其对应两路径的位相延迟差和双向衰减率都明显不相同。用双向衰减率和位相延迟差表征斯密特棱镜的偏振像差, 数据直接来自Mueller矩阵, 直观、便捷是其最大的特点。

为研究施密特棱镜特性参数与偏振像差之间的关系，通过对施密特棱镜偏振和衍射双重效应得到的衍射积分的理论分析，确定了决定施密特棱镜偏振像差大小的4个关键因子，得到了施密特棱镜偏振像差校正所需要满足的条件。实验采用检测施密特棱镜Jones矩阵的方法，分别检测分析了3个不同施密特棱镜的Jones矩阵，明确了施密特棱镜偏振像差完全消除的条件是其Jones矩阵元b=0。实验结果表明，理论分析结论是正确的。

从麦克斯韦方程出发, 可以得到超薄金属膜层光学常数n、k与其厚度有关系的理论依据。采用电阻热蒸发和电子束热蒸发的方法在K9玻璃基底上分别沉积了不同厚度的Cu膜、Cr膜、Ag膜, 由椭偏法检测、Drude模型拟合, 获得了不同厚度Cu膜、Cr膜、Ag膜光学常数n、k随波长λ的变化规律。超薄金属薄膜与块状金属的光学常数相差较大, 随着薄膜厚度的增加, n、k值趋近于块状金属。通过对样品膜层吸收、色散特性的分析, 发现连续金属薄膜在可见光波段对长波的吸收较大, 而且相比于介质薄膜平均色散率高10mn~102nm量级。

一束偏振光经过Schmidt棱镜的两个不同路径，成为两个不同的偏振状态，使得出射光束的偏振态呈现非均匀分布.为了探索偏振态非均匀分布对Schmidt棱镜传光质量的影响机理，将两个路径对应的光波函数引入屋脊衍射积分方程，得到了偏振效应影响的屋脊衍射场强分布.场强分布的数字计算表明：在偏振效应和衍射效应的双重影响下，经Schmidt棱镜出射的光场分布出现了严重变形；对应同一入射线偏振光出现的P、S两分量位相差的差异，使得P、S分量的屋脊衍射光强分布IP、IS有很大差异，这种差异在入射线偏振光方位角为0°和90°时达到最大；而合光波的衍射光强IP+IS是分裂为有一定空间间距的多峰分布，但多峰分布随入射线偏振光方位角的变化比较小.实验拍摄了He-Ne激光经Schmidt棱镜衍射后出射光强分布图.实验结果和理论分析一致性表明：Schmidt棱镜中的偏振效应和屋脊衍射效应导致了一束入射线偏振光分裂为有一定空间间距的多峰光束，严重破坏了Schmidt棱镜的传光特性.

基于反射定律的矢量式易于追迹复杂系统中光线的三维空间传播方向，计算了别汉棱镜每一面反射光线的方向，利用琼斯矢量法建立每一反射平面的琼斯矩阵以及面与面之间的传输矩阵，得到了一束线偏振平行光通过别汉棱镜后像面上的偏振状态分布，即经由2个屋脊面出射的光束是2个方位角不同的椭圆偏振光，这2个方位角的大小与入射线偏振光的振动方向有关。采用斯托克斯参量测量法，对别汉棱镜像面上偏振状态的分布进行了实验检测，得到了与理论分析一致的结果，指出别汉棱镜的偏振效应将会导致出射光束偏振状态的不均匀分布。

针对密集波分复用(DWDM)技术中所使用的梳状滤波器,对固体腔研磨厚度指标要求极高Δν＝200 GHz,Δd≤13.37 nm,本文提出运用法布里－珀罗干涉理论(Fabry-Perot),研究设计了一种针对固体腔厚度的现场检测方法。该方法根据被测元件等效为系统干涉腔的间接测量方法,以通过被测元件后的法珀相邻能量极值特性,作为检测厚度合格的判定依据,实现了对超窄带梳状滤波器组成元件——未镀膜层固体腔(SiO2)的高精度厚度检测。实验结果表明,该测量方法适用于对透光介质的厚度检测。