利用密度矩阵理论构建的损伤模型结构简单，无需任何辅助矩阵，因此分析复杂度较低，在对光通信系统中光信号的损伤进行分析与补偿时凸显出巨大优势。将该理论初步应用至模式数目为2的偏分复用系统中，建立偏振模色散与偏振态旋转并存时的损伤模型，搭建了28 GBaud偏分复用正交相移键控相干光通信仿真传输系统，实现了30~170 ps大范围差分群时延与300 krad/s~2 Mrad/s快速偏振态旋转的联合补偿，验证了基于密度矩阵理论的损伤模型以及联合补偿方案在光通信系统中的有效性。该研究为下一步推广至N维模分复用系统中光信号的损伤分析与补偿提供了有效的途径。

烟的存在会导致图像目标信息的损减或丢失。针对烟在场景中具有局域性，提出了基于目标检测Yolov3算法的去烟预检机制，即在去烟流程中增加预检机制实现对烟图定向去烟，提升去烟效率和避免对无烟区的影响。不同于现有针对可见光图像的基于深度学习去雾方法，该方法将四幅偏振态图像作为网络输入，并利用多尺度注意力对抗网络提取烟区目标的偏振态特征信息，从而缓解失真现象以及丰富去烟后目标的结构和细节信息。在真实数据集上的定性与定量实验结果表明，本文提出的算法有效提升了偏振图像的去烟效果和去烟效率。

为了克服在数字全息术中激光源高相干度造成的散斑噪声降低成像质量问题，论文提出将石英退偏器与电控液晶散射片相结合用于数字全息术中。通过在物光路中加入一个石英退偏器，利用退偏器的退偏性能使物光光路中的线偏光变成随机偏振光，降低与参考光的相干程度，实现对散斑噪声的抑制；通过给液晶散射片外加电场可以引起液晶分子的运动和光轴取向改变，调整液晶驱动电压大小来改变入射光的不同散射效果，有效地降低了光源的相干性；分别将单独采用石英退偏器和电控液晶散射片的重建图像与组合装置的重建图像进行对比分析，通过实验验证了所提方法的有效性。实验结果表明：两种实验对象在组合装置下的重建像峰值信噪比分别达到16.91和18.30，结构相似度为0.47和0.43，等效视数较原始重建像提高了42%和30%，散斑指数为1.52和1.29。论文提出的方法可较好地去除散斑噪声，保留更多的图像细节部分。

传统的显示器由于滤色器的存在，有较大的功耗且能量利用率不高。本文提出了一种利用液晶调制紫外光偏振态以实现对受到局域表面等离子体共振影响的荧光量子点光强调制的方法，所设想的显示设备由用于产生局域表面等离子体共振的金属纳米结构、附着于金属纳米结构电场热区的荧光量子点和基于液晶结构的光偏振调制模块组成。对单个像素的情况进行了理论模拟和原理分析，计算了若干金属纳米结构对不同偏振态的紫外光的响应。理论验证了特定金属纳米结构的表面等离子体光强放大效应，通过电子束刻蚀和半导体沉积等技术手段可在光强放大的电场热区植入荧光量子点，受到紫外光偏振态调制的金属表面等离子体产生可控的光强增强或减弱，进而激发或者抑制相应颜色的量子点发出不同颜色的光，使其可以用于显示。提出了一种新颖的显示模式，不同于传统显示，其具有较高的能量利用率和较大的色域，虽然其存在色彩对比度较低、分辨率不够高等问题，但提议确实为人们日常的信息显示提供了一种新的思路和一种潜在可能，相信随着技术的进步和设计结构的优化，这种光偏振态调制受表面等离子体激励的荧光量子点的方法可以在显示以及非显示领域获得应用。

偏振是强度、波长和相位之外描述电磁波基本属性的第四个重要的“信息维度”参量，物体反射光或辐射光的偏振特性与其材质、几何形状、纹理结构和表面粗糙度、理化特性等本身性质密切相关。偏振光学成像是基于对光的偏振信息进行探测的新型光学成像手段，其利用目标反射光和背景杂散光的偏振特性差异，以达到改善目标成像质量、提高作用距离、提升探测能力和增强识别概率的目的。作为对强度、光谱和红外成像方式的有效补充手段，偏振光学成像对低信噪比复杂背景环境、强散射环境、低照度环境下的目标探测，具有重要的应用价值。结合作者多年来在偏振光学成像探测方面的研究工作基础，围绕相关的器件、技术和应用发展状况，对偏振光学成像研究领域进行了较为详细的介绍。包括偏振光学成像技术及偏振相机的国内外研究、发展和应用状况，与偏振光学成像密切相关的偏振光Stoke矩阵表示及偏振光学成像基本原理，以及研究团队在偏振相机研制及偏振光学成像探测方面开展的研究工作，主要涉及分孔径偏振光学成像系统的设计及关键器件和技术，偏振图像的信息处理技术及算法和应用。最后，对偏振光学成像研究目前需要解决的技术问题和发展方向给出了思考和建议。

偏光全息中的零再现是指在读取光满足布拉格条件下，再现光的功率却为零的现象。在通常的强度全息中，则没有零再现现象。本文根据张量偏光全息理论预测出实现零再现的条件，并推导了同偏振记录偏光全息的再现光场实现零再现的条件。在实验中，先用两束椭圆偏振光并且干涉角度为136°来记录偏光全息；然后按照理论计算结果，改变参考光的偏振态成为一束特定偏振态，用这一束特定的偏振光进行读取，实现了零再现，验证了理论预测的正确性。

得益于特殊的空间结构，振幅、相位、偏振态面内调控的光场在传输及与物质相互作用过程中展现了诸多引人瞩目的新效应和新现象。随着空间结构光场的深入研究和广泛应用，沿着传输方向的光场调控也逐渐引起注意，由此发展出了一系列具有新颖传播特性，以及空间三维结构的调控光场。本文综述了针对传输方向的光场调控研究进展，包括光场强度沿纵向的调控及由此构建的特殊三维结构光场、沿纵向具有特殊传输轨迹光场的产生原理及方法、绕光轴具有螺旋轨迹传输的光场及其螺旋传输特性、光场偏振态沿纵向调控的基本原理及两类偏振态纵向调控光场。

作为表征光具有振动偏向性的本征参量，一直以来偏振都是光场空域调控中重要的研究对象。相较于传统标量光场，具有偏振非均匀分布的矢量光场强调了这种振动偏向性会存在空间差异。早期研究者对矢量光场的调控研究仅限于单个二维平面，主要实现单一偏振参量的模式控制；在此基础上研究人员又对其振幅与相位进行控制，实现了涵盖三个基本调控自由度的多模态矢量光场生成。近年来随着多模态矢量光场在光信息传输、焦场设计、光学微操纵等领域的深度应用，其调控效率的提高与调控维度的纵向延伸两方面研究内容备受关注。研究人员一方面减少调控过程中不必要的能量损耗，另一方面对多模态矢量光场在三维空间中的的空间构型与传播演化过程进行了研究，总结了纵向变化规律，阐明了纵向调控机制，论证了纵向调控可行性。本文回顾了近年来多模态矢量光场的三维空域调控研究进展，首先介绍了数个近年来提出的具有高效化、紧凑化特点的新型矢量场生成装置；之后概述了三种目前相对有效的可实现三维空域多模态控制的矢量场调控方法及其相关调控案例，第一种方案考虑衍射过程，后两种方案则适用于聚焦过程；最后进行了简要总结与展望。