斯托克斯偏振测量常被用于获取光束的偏振特性。提出一种利用偏振无关的达曼光栅快照式测量偏振光束斯托克斯参量的方法。偏振光束通过达曼光栅后在空间对称的位置上被分成4束，这4束光经波片和线偏振器调制后，最终被CCD采集。将单次快照采集的光强图简单叠加运算就可计算得到偏振光束的斯托克斯参量，并可进一步计算得到偏振光束的偏振分布、矢量质量因子（VQF）和模间相位。所提测量方法对不同椭圆偏振光的测量结果与商用偏振测量仪的测量结果之间的平均相对误差为6.97%。所提方法的测量装置简单，无需转动任何器件，单次快照就可完成测量，具有可靠的测量精度。

为了研究电控相位延迟对矢量涡旋光偏振态的影响规律, 采用半波液晶可变延迟器和液晶q波片搭建了电控矢量涡旋光的全斯托克斯偏振测试实验装置, 进行了电控矢量涡旋光的斯托克斯参量传输特性的Muller矩阵分析和实验验证。通过对输入偏振光进行连续相位调控, 获得了其通过调谐q波片后的输出光束偏振态演变规律。结果表明, 电控相位延迟会改变角向和径向偏振光的局域偏振椭偏度, 且随电压变化呈线性关系, 同时偏振态演变会影响矢量涡旋光的输出光强。 此研究对于探索电控矢量涡旋光的偏振转换有着重要的意义。

测量范围的拓展对提升基于偏振特性的光纤压力传感系统的实用性有着重要意义。以拓宽测量范围并保持原有传感灵敏度为目标，提出了一种基于斯托克斯多参量融合的传感方案。通过理论仿真得到传感头目标偏振轴。利用偏振控制器，压力装置和偏振检测计，在实验中得到了线性度为99.8%、灵敏度为0.1938 N^-1、测量范围为28 N的传感性能，多参量融合方案的测量范围比单参量测量方案提高了5倍。实验结果与理论预期吻合较好。所提方案可以大幅度提升基于光纤偏振特性的传感系统的性能并扩展了其实用价值。

入射光偏振态的选择对基于偏振特性的光纤压力传感系统性能有着重要影响。以提高传感灵敏度和线性度为目标,提出了一种基于Muller矩阵的简单快速的最佳入射光偏振态优化方案,取代传统的偏振态“盲调”,利用基于压电陶瓷的挤压装置和偏振检测计,在实验中获得了灵敏度为0.2410 N -1、线性度为99.9%的最佳传感性能,实验结果与理论预期吻合较好。所提方案可以大幅度提高基于光纤偏振特性的传感系统的性能并扩展其实用价值。

线性啁啾光纤光栅受到横向应力作用时会产生轴向展宽。当作用线度即光纤 光栅受力区域长度与光纤直径相当时,该展宽不能忽略。基于空间弹性力学受力分析,可得到其轴向展宽导致的相移。 该光栅光谱中产生的透射峰位置与该相移的大小和位置有关。同时,横向应力会导致双折射现象。综上所有因素,建立了 利用斯托克斯参量(Stokes parameters)实现小线度作用区域即点式横向应变传感的理论模型。计算与实验结果表明:线 性啁啾光纤光栅在点式横向应力条件下,应力大小在弹性限度范围内与Stokes-s1参量峰值呈线性变化关系。Stokes-s1参量谱 峰波长与横向应力作用位置相对应,且与应力大小有关。通过分析透射谱的Stokes-s1参量,可实现对横向应力大小和位置的传感。

理论分析并实验制备了795 nm两组份偏振纠缠光场。当分析频率为1.8~6.5 MHz时, 归一化的斯托克斯算符的量子关联噪声小于1, 得到了两组份偏振纠缠态; 当分析频率大于3 MHz时, 关联噪声达到0.5左右。该非经典光源可应用于未来的量子存储, 并且可能用于实现量子通道和量子节点之间、两个量子节点之间的纠缠以及量子态的传输。

为了满足光偏振态分振幅测量模块(DOAP)对分光棱镜复杂且严格的加工要求, 采用在经典DOAP透射光路及反射光路各引入一块波片的方法, 组成改进后的光偏振态测量模块。推导了新的仪器矩阵表达式, 通过分析波片参量对仪器矩阵条件数的影响, 得到了最佳波片的参量及其关系。结果表明, 优化后的斯托克斯椭偏仪测量薄膜样品的厚度和折射率的标准差分别为0.1nm和0.001。通过选择波片的最佳方位角或相位延迟量可以实现斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的优化, 从而提高系统的测量稳定性及可靠性。

理论上推导了光线通过任意方向偏振片和任意方向1/4波片的出射光强与全Stokes参量关系的表达式, 利用自然背景下的人造目标为对象开展全偏振检测实验, 并以目标与背景偏振度对比为主要指标, 研究了多方向情况下上述两种偏振器件影响全偏振检测的因素。研究表明下述三种情况方程组秩小于4导致全偏振检测无效: 固定1/4波片方向而改变偏振片方向;固定偏振片方向改变1/4波片方向, 且四组角度中两器件平行及垂直的关系同时出现; 偏振片与1/4波片有三组角度相同,第四组角度关系为平行或垂直。实验表明, 固定偏振片方向改变1/4波片方向, 探测结果与固定偏振片方向的取值有关; 采用偏振片与1/4波片三组方向相同, 第四组夹角45°的全偏振检测方式, 偏振度对比较高。

旋转波片法成像斯托克斯偏振仪由可旋转的1/4 波片、固定的检偏器、成像光学器件和光电探测器构成，1/4波片的快轴方位角误差和相位延迟量误差是旋转波片法成像斯托克斯偏振仪的主要误差源，对其进行误差标定和补偿，可有效提高测量精度。为此，通过研究旋转波片测量法和傅里叶分析法，推导出入射光束斯托克斯参量与1/4波片参数误差之间的关系式，从而提出一种误差标定新方法，该方法以水平线偏振光作为标准参考光，对标准参考光进行测量，计算得到1/4波片的参数误差，并将其代入相应理论公式中，从而实现误差补偿。实验结果表明，通过误差标定和补偿，成像斯托克斯偏振仪的平均测量精度由原来的5.12%提高至1.78%，验证了该方法的有效性。