针对白细胞受细胞外液扰动发生形变的情况,建立了无粒白细胞的椭球核切比雪夫形光学模型。基于T矩阵方法,对线偏振光入射时形态参数及细胞核质比对白细胞散射偏振的影响进行了数值仿真,并与不受细胞外液扰动时的散射偏振特性进行了对比。研究结果表明,在侧向散射区,白细胞散射光线偏振度对外液扰动强度的变化相对于在后向散射区更为敏感,外液扰动越大对偏振的影响越大,且内核形变越大,外液扰动对白细胞散射光偏振的影响越大。

在消偏器工作原理的基础上,利用米勒矩阵和斯托克斯矢量,建立消偏器结构参数与光学系统偏振敏感度的一般关系。借助数值分析,当两楔形晶体光轴夹角为90°时,消偏器具有优良的消偏性能,并且光轴取向下时调整晶体厚度可进一步减小光学系统偏振敏感度。以光栅成像光谱仪为例设计消偏器,给出其性能评价。

对比描述米散射介质退偏特性的米勒矩阵分解法和米勒相关矩阵法, 讨论了完备的退偏特性描述参数。发现退偏介质在不含其他偏振特性时, 分解法和相关矩阵法得到的保偏系数与标准值的差异会随着介质主轴方向上的退偏各向异性程度增大而增大, 此差异最大时分别为0.16和0.07, 相对差值分别为33%和15%。由于米散射介质表现出退偏各向异性特征, 发现除了可用退偏各向异性系数表征此特性外, 保偏系数-熵图也可定性地反映介质的退偏各向异性程度。而当介质表现出其他偏振特性, 如双折射和旋光等效应时线性退偏会表现出各向异性特征, 此时还需引入线性退偏各向异性系数才可完备地表征米散射介质的退偏特性。

对基于偏振态调制器的三级米勒矩阵测量方案进行了理论推导和证明，并对其进行了实验验证。通过建立三级系统方程，利用最小二乘的数值算法回归出多个待测器件的米勒矩阵。这种基于系统估值的方案不同于以往文献中提到的使用在线偏振测量仪测量输入/输出偏振态求解单个米勒矩阵的方法。三级串联光学子系统或光器件的米勒矩阵及其物理偏振参量可在一次测量中同时求得。实验测得的三个光学器件延迟量的标准差分别为0.0012、0.0018和0.0040。还针对测量系统的不确定性进行了仿真模拟，并着重讨论了串联系统中存在的误差累积效应，与实验数据进行了比较。

针对已有单光弹调制器米勒矩阵测量技术缺乏定量误差分析的不足，提出了单光弹调制器米勒矩阵测量误差方程，给出了相对误差分析方法，并结合矩阵条件数得到了降低米勒矩阵各元素最大相对误差的两组1/4波片方位角优化组合。实验结果表明，该两组1/4波片方位角优化组合，测量得到的待测1/4波片米勒矩阵各元素的最大相对误差分别为0.12%和0.20%，相比传统1/4波片方位角优化组合{-90°,-45°,30°,60°}条件下得到的各元素最大相对误差为0.83%，分别降低了85.54%和75.90%。

针对已有米勒矩阵测量方法的不足，提出了一种基于单光弹调制器的米勒矩阵测量技术，给出了米勒矩阵测量优化算法及系统参数两步校准法。该技术通过两步校准法对系统参数进行校准测量，利用优化算法计算得到待测样品的米勒矩阵。实验结果表明，待测1/4波片相位延迟量测量值为90.4185°，误差在标称偏差λ/300以内，快轴方位角测量值为0.2348°，误差在最大旋转误差0.4°以内。同快轴方位角为0°的1/4波片标准米勒矩阵相比，待测1/4波片米勒矩阵各元素最大相对误差的直接测量值和间接测量值分别为1.97%和0.83%，均小于最大相对误差的模拟仿真值2.11%。通过提高旋转台的读数精度和减小相位延迟量的标称偏差，可以进一步减小米勒矩阵各元素的最大相对误差。

利用离散偶极子近似方法对随机取向的六角形冰晶粒子的米勒矩阵进行了数值计算,给出了各个米勒矩阵元素的角分布曲线,探讨了随机取向的六角形冰晶粒子的取向比对其米勒矩阵的影响。研究表明,随机取向的六角形冰晶粒子的取向比对其米勒矩阵元素的影响在一定散射角范围内均相当大,并随着粒子尺度参数的变化而变化;此外,相同尺度参量、不同取向比粒子的米勒矩阵元素的角分布曲线均有一个交点,并且随着粒子尺度参量的增加,交点所对应的散射角度值逐渐向小角度方向移动。

为了研究二元复合波片的退偏性能,采用了理论和实验相结合方法,对不同的波片复合后的米勒矩阵形式进行了理论分析和实验验证。结果表明,让两波片以不同的角速度绕光线为轴旋转,当复合波片为一个λ/4波片和一个λ/2波片组合时,只要它们的角速度满足一定的比例时,可以组合成一个比较理想的退偏器;当复合波片为两个λ/4波片组合或为两个λ/2波片组合时,无论怎样旋转都不能组合成理想退偏器。理论和实验相符合。这对指导二元复合波片退偏器的制作和在激光工程中应用具有参考意义。

偏振双向反射分布函数(BRDF)不仅可以表示物体散射光辐强度的空间分布情况，还包含了丰富的偏振信息。与标量BRDF相比，偏振BRDF可以更加精确地、全面地表示物体表面的光散射情况。设计了基于双旋延迟器结构的偏振BRDF测量系统，通过同步旋转波片调制入射光和散射光的偏振态，得到一系列变化的光强值，再由光强的Fourier分解系数计算获得样品的偏振BRDF值。系统内设计了一对正交反射镜，用以减小系统中器件后向散射光的影响。通过铝板偏振BRDF的测量，说明了该系统具有较高的准确性。

为了探索一种简单有效的复色光退偏方法以及偏光探测技术的发展，利用斯托克斯矢量和米勒矩阵分析了波片和旋转器组合对复色光的退偏效应，导出了斯托克斯矢量的具体形式，阐述了复色光的退偏机理。通过计算讨论了偏振光的偏振方向和旋转器的旋转角对退偏情况的影响。结果表明，这种退偏器其退偏效果更加理想，对退偏器的设计与研究具有一定的参考价值。