在散射环境下获取的图像质量退化严重，细节对比度降低，极大地限制了光学成像技术在诸多领域的应用。由于散射光具有部分偏振特性，基于偏振成像的去散射技术近年来得到了广泛的关注及应用。但传统的偏振去散射方法的复原效果十分依赖对场景偏振参数的准确估计，对强散射的复杂场景难以取得理想的去散射效果。为了克服这一缺点，提高偏振去散射方法在不同环境中的适用性，着眼于偏振图像的区域细节，提出一种基于区域细节强化的偏振去散射新方法。该方法结合对比度和Stokes矢量来确定两幅待复原的偏振子图，通过频域处理估计模型的关键参量，然后利用散射退化模型反解出未退化图像，最终融合形成去散射图。实验结果表明：所提方法在不同种类散射环境（雾霾或浑浊水体）和不同散射强度下均具有良好的复原效果，提高了偏振算法的适用性；同时，充分利用了偏振图像的强度分布特点，能够突出原图中的强偏振区域，可同时复原高低偏振目标物体，增强图像的细节信息。

通常光学相位延迟测量方法都采用单一波长的光进行测量, 无法准确反映延迟量随波长的变化。文章提出了一种简便的相位延迟谱的测量方法, 该方法利用平面偏振测量仪, 通过旋转待测元件并测量系统的透射光谱, 进而按照原理算法解算出相位延迟谱。实验结果表明, 该方法具有很好的重复性, 操作简便, 测量结果的重复性可以保持在0.41°以内。

超表面在光偏振调控方面具有卓越的能力，利用超表面结构的偏振控制实现信息编码与加密成为一种新兴的光学编码技术。本文旨在介绍超表面偏振光学及其在信息加密领域的最新进展。首先介绍对光束偏振态进行整体调控的各类超表面偏振光学元件，包括超表面波片、偏振器和偏振分束器，强调了超表面在偏振操控方面的卓越性能；接着深入介绍基于不同微型超表面偏振光学元件进行的像素化偏振信息编码，包括对近场偏振态空间分布进行逐点编码的马吕斯超表面，以及对远场偏振态进行空间编码的偏振全息和矢量全息超表面；然后阐述近场与远场像素化偏振空间编码超表面在信息隐藏与加密领域的应用示范；最后进行简要总结，并展望超表面偏振信息编码技术的未来发展趋势与应用潜力。

从分析超构单元的相位调控原理入手，讨论如何利用多个光学自由度实现多功能的光学响应。作为验证，以非晶硅矩形纳米柱组成的超构表面为例，展示了不同相位机制对光场的多维度调控能力。该研究为超构表面的灵活设计提供理论支持，同时对多功能超构器件的研究进展进行介绍和展望。

针对波片常规设计中存在的零级波片厚度过小而不易制作、多级片的相位延迟量受温度影响较大的现状，给出了一种设计厚单元零级波片的思路与方法。根据单轴双折射晶体的光学性质，给出了厚单元零级波片设计的原理公式，据此使用任意单轴双折射晶体设计出可选择厚度的零级波片。分析了波片的厚度精度和温度变化对厚单元零级波片相位延迟量的影响，并与常规设计波片进行了比较。分析结果表明：1 μm的厚度偏差对厚单元零级波片相位延迟量的影响小于0.3°，仅为相同厚度偏差下常规设计零级波片和多级波片的近6%；温度的变化对厚单元零级波片相位延迟量的影响与其对常规设计零级波片的影响相近，而温度的变化对厚单元零级波片相位延迟量的影响仅为相同厚度常规设计多级片的近1/30。针对三个波长波片设计制作了实验样品并进行了实验测试，验证了厚单元零级波片设计和制作的可行性。所设计的厚单元零级波片具有综合相位延迟性能和厚度可以灵活设计的特点，且便于制作，较常规设计波片具有明显的优势。

偏振敏感全场光学相干层析术（PS-FFOCT）可以产生生物组织样本的双折射和二向色性等正面深度分辨图像。PS-FFOCT系统在生物组织双折射特性测量中的一个重要问题是分析系统中1/4波片相位相对延迟误差对测量精度的影响。搭建了一个PS-FFOCT系统，建立了系统测量的Jones矩阵模型，然后利用该模型分析了系统中1/4波片相位相对延迟误差对双折射参数测量精度的影响。最后，利用Matlab软件分析揭示了误差的具体影响特性。该研究结果对设计PS-FFOCT系统及精确测量生物组织双折射特性有很大的帮助。

介绍了一种基于光弹调制器的应力双折射测量方法，并进行了理论研究。建立了测量原理的数学模型，并根据数学模型进行了接收信号的分析，提出了相位延迟量的解算方法。该解算方法利用直流分量和一次谐波分量对相位延迟量进行解算，可消除仪器常数对测量结果的影响，并且相位延迟量在90°附近时测量灵敏度最高，对延迟量在45°~135°之间的样品测量结果可靠。利用MATLAB进行了数值仿真分析，并对理论延迟量74.17°的波片进行了测量实验，测量结果平均值为74.28°。实验结果证明测量了该方案准确可靠。

为了减小空间分辨率下降以及传统插值方法无法较好地适应单元不匹配等因素对分焦面偏振探测系统的影响, 提出了一种基于卷积插值的偏振信息解算方法.用标记、插值方法来提取偏振图像, 从而计算偏振信息.然后, 通过最小二乘法校正分焦面偏振探测系统, 校正后其偏振度误差小于2.5%, 偏振角误差小于0.25°.最后, 利用所提插值方法对不同的探测器与偏振光栅阵列组合实际成像.实验结果表明, 该方法能够有效降低空间分辨率下降的影响, 适应模块化的分焦面偏振探测系统.