本文采用偏振态显微成像系统对生物细胞热损伤进行监测。选取洋葱细胞、绿萝细胞作为实验样品, 对洋葱细胞、绿萝细胞进行热损伤, 通过比较细胞在热损伤前后的偏振态图像及其相应的偏振特性的变化, 分析热损伤细胞的偏振特性变化而获得相关信息。实验结果表明, 偏振态显微成像技术对于鉴别正常细胞和热损伤的细胞并评价细胞的损伤程度非常有效, 比显微光强成像更清晰地反映了细胞形态结构发生的变化, 在生物样品的特性研究及疾病诊断方面都有独特的优势, 为鉴别与评价细胞损伤程度提供一种快速的、无损的、有效的新方法。

将偏振态显微成像技术应用于各向异性晶体生长的成像研究。以物体的偏振态作为物理量进行成像,将描述偏振态的3个Stokes参量转换成RGB三基色,实现用RGB的偏振色度值来表征相应的偏振态。在此基础上,利用共焦显微成像系统对物体进行逐点扫描,获得各向异性物体Stokes参量的空间分布,然后通过偏振色度值的分布来表征物体偏振态的空间分布。实验结果表明,偏振态显微成像技术能够直观地反映物体的全部偏振信息,有效地区分两种材料相同但内部结构排列不同的样品,通过观察晶体生长过程中各向异性的变化,为研究晶体的生长过程提供一种新的可视化方法。

提出了一种基于斯托克斯(Stokes)参量测量的偏振共焦显微成像新方法。以斯托克斯参量、偏振度、相位差、方位角和椭率角等偏振参量作为成像物理量，通过系统集成方法将斯托克斯参量测量系统整合到共焦显微成像系统，通过共焦显微成像系统的显微物镜将激光聚焦到样品表面，而带有样品偏振信息的反射光进入斯托克斯参量测量系统进行偏振测量，把从斯托克斯参量测量系统中出射的4个斯托克斯光分别聚焦到4个点探测器进行光电探测，实现斯托克斯参量的共焦探测，同时获得同一物点的4个斯托克斯参量以及偏振度、相位差、方位角和椭率角等偏振参量。对样品进行二维扫描，获得不同物点的4个斯托克斯参量及其相关的偏振参量，利用计算机软件进行图像重建，从而获得样品的斯托克斯参量及其相关偏振参量的共焦显微图像。

提出一种新型偏振态成像法：以物体的偏振态作为成像物理量进行成像，获得成像物体偏振态的空间分布。引入偏振色度值表征偏振态，即将描述偏振态的三个Stokes参量转换成三基色RGB，用RGB的色度值（称为偏振色度值）来表征相应的偏振态，实现偏振态与偏振色度值之间以及偏振色度值与像素点之间的一一对应。在此基础上，采用Stokes参量测量方法对物体的偏振态进行逐点测量，获得成像物体的Stokes参量的空间分布，然后通过偏振色度值的分布来表征物体偏振态的空间分布，从而实现了偏振态成像。实验结果表明：偏振态成像法不但可以测量应力大小分布，还可以测量应力方向分布。