本文提出了一种基于谱域偏振敏感光学相干层析(SD-PSOCT)成像系统的局域偏振属性提取算法，并将其用于生物组织烧伤深度的定量测量。该SD-PSOCT系统采用全单模光纤器件，使用光纤型偏振控制器实现单偏振态入射样品，利用线性波数光谱仪实现偏振敏感探测，基于逐层迭代算法恢复局域偏振属性信息。测量了四分之一波片的相位延迟和光轴方位角，重建了不同程度烧伤牛腱组织的OCT强度图像、累积相位延迟层析图像、累积光轴方位角层析图像、局域相位延迟层析图像和局域光轴方位角层析图像。基于局域相位延迟层析图像定量测量了不同程度烧伤牛腱组织的烧伤深度，验证了该系统用于定量测量生物组织烧伤深度的可行性和临床应用潜力。

在液晶显示产品中，透过率是一个重要的光学特性指标。为了满足视角等光学指标要求，液晶显示产品会设计改变其偏光片透过轴的方向。在屏内部设计不变的条件下，不同偏光片方向对产品的透过率具有显著的影响。偏光片与背光存在匹配性问题。本文通过实验及理论研究，表明对于仅改变偏光片方向的产品而言，背光的偏振特性是影响相对透过率差异的主要因素，棱镜片是引起背光偏振特性的主要因素，背光主偏振方向与棱镜片方向近似垂直。在3°棱镜片背光架构下，相对透过率差异与背光偏振度呈线性关系，线性度达0.99以上。

利用高频CO2激光单侧曝光技术及双芯光纤的非对称性, 设计并制作了一种长周期光纤光栅弯曲矢量传感器.成栅机理分析表明, 光纤边缘处嵌入的纤芯极大地增强了包层中的残余应力, 在CO2激光脉冲曝光时, 残余应力释放作用增强, 光栅质量更高; 同时, 双芯光纤的非对称结构以及CO2激光单侧曝光使得光纤器件对偏振非常敏感, 写制的光纤光栅在1 555.4 nm谐振波长处的偏振相关损耗高达20.8 dB.弯曲传感测试表明, 在0~1.235 m－1曲率范围内, 光纤光栅向+y方向弯曲时, 透射谱谐振峰波长向长波方向漂移, 灵敏度为2.37 nm/m－1; 光纤光栅向－y方向弯曲时, 谐振峰波长向短波方向漂移, 灵敏度为1.80 nm/m－1.该弯曲矢量传感器结构简单, 灵敏度高, 可广泛应用于道路、桥梁等建筑的安全检测.

通过利用阳极氧化铝的方法制备高度有序的光子晶体结构作为纳米压印模板, 将大面积光子晶体图案转移到了样品表面, 解决了国际上小尺寸光子晶体制备困难的问题。采用纳米压印的方法在AlGaN基样品表面上制备了290 nm的周期光子晶体结构, 并将表面具有光子晶体结构的AlGaN基样品正面出光强度提高121%。偏振特性的实验结果表明六角排列的孔状光子晶体将原来朝向样品侧面传播的TE偏振光偏折转向正面, 从而增加光抽取效率, 改变出光偏振度。指出远场角分辨图案的变化归因于光子晶体对出光的衍射和Bragg散射效果。实验中采用的创新性工艺可以用来制备具有高出光效率的深紫外发光二极管。

在间接驱动的惯性约束聚变(ICF)驱动器中，为控制靶腔入口及其附近光场的偏振特性及辐照均匀性，采用二维光谱角色散(2D-SSD)、随机相位板(RPP)和正交偏振板(OPCP)联用的束匀滑方案，数值模拟和理论分析了OPCP对焦面及离焦面处光场偏振特性以及强度均匀性的影响，并讨论了正交偏振板单元数的选取问题。结果表明，不同单元数正交偏振板对焦面及其附近光场偏振特性和强度均匀性的影响程度不同，且光场偏振特性对离焦并不敏感。此外，离焦会使强度均匀性变差，适当增加正交偏振板单元数可以在一定程度上减弱这种影响。

为了在四频差动激光陀螺腔中得到理想的圆偏振光，采用摄动法分析了偏振度随谐振腔参量的变化规律。对平面腔四频差动激光陀螺，考虑了反射镜各向异性以及水晶片的旋光角和线双折射。对非平面腔四频差动激光陀螺，考虑了反射镜各向异性和异面旋光角。以理想谐振腔的琼斯矩阵为0阶近似，推导了近似到1阶的微扰琼斯矩阵，采用矩阵本征问题的摄动法求出了本征矢量的1阶摄动解，从而可求出光场的偏振度。以旋光90°为例讨论了光场偏振度随反射镜各向异性的变化规律。当偏振度小于0.05时，摄动法求出的解析式与严格数值解在较高的精度上一致。非平面腔四频差动激光陀螺腔内光场偏振度随各反射镜各向异性的变化规律不同于平面腔的情况。该结果对四频差动激光陀螺腔的优化设计具有一定的指导作用。

基于光束在单轴晶体中的傍轴矢量传输理论，对双曲正弦平方高斯光束在单轴各向异性晶体中垂直于光轴的传输做了研究，得到了一般的解析传输公式，并用数值计算方法分析了该光束的传输特性。研究表明：由于晶体的各向异性，其原来的偏振特性将不再保持，仅沿x方向偏振的初始场分量衍生出y分量；随着传输距离的增加，非寻常光沿x轴和z轴的偏振场慢变振幅均减小，光强峰值也随之减小。此外，双曲正弦平方高斯光束在单轴晶体中垂直于光轴传输时，光束参数β取值不同，光强呈现不同的分布状态。

相干和偏振是统计光学体系中紧密联系的两个方面, 对激光的传输性质有重要的影响。介绍了相干偏振的基本理论, 尤其是以交叉谱密度矩阵为基础的相干和偏振的统一理论。分析介绍了当前该领域的研究热点: 偏振特性的传输变化、部分相干光散射理论、谱交叉偏振度(SDCP)和三维随机电磁光束。对相干偏振理论的相关问题进行了总结和展望。

采用相干性和偏振性统一理论, 推导出了部分相干电磁厄米-高斯(EHG)光束在湍流大气中传输时偏振度的解析式, 并给出了偏振度保持传输不变的条件。研究表明, 部分相干电磁厄米-高斯光束的偏振度由大气折射率结构常数、光束相关长度、厄米多项式阶数、光束初始偏振度相关常数和观察点位置共同决定。经过足够长的传输距离后, 光束的偏振度将趋于源平面处的初始值, 并与光束相关长度、厄米多项式阶数以及湍流的强弱均无关系。电磁高斯-谢尔模型(EGSM)光束通过湍流大气传输时光束偏振度的变化作为所得结果的特例给出。

本文采用光子晶体带隙结构计算的Pendry理论研究了一维光子晶体的偏振特性,由Pendry理论导出的传输矩阵法计算了TE模和TM模的透射谱,不同入射角时基频PBG(Photonic band gap)分布,固定入射角及入射光频率时透射率随介质a的填充率因子变化曲线.