为了分析施密特棱镜对自然光和部分偏振光的传输特性,使用Pauli旋转矩阵把施密特棱镜的Jones矩阵转换成Mueller矩阵。将一束部分偏振光经过施密特棱镜后分成两路偏振度相同的部分偏振光,再把两路部分偏振光各自分解为自然光与椭圆偏振光,发现两路椭圆偏振光的椭率角相同,方位角不同,由此可知两路部分偏振光是不相同的。理论和实验分析均表明,在部分偏振光入射时的偏振度和方位角的关系一定时,出射后两路部分偏振光中的椭圆偏振光的椭率角相等,方位角不等。

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。