在基于保偏光纤的非通视方位传递系统中，针对经保偏光纤传输后出射光束直径太小的问题，可以引入扩束系统进行解决。透镜对偏振传输影响的研究是引入扩束系统的关键，但相关研究主要集中在对入射光不同偏振态单一因素的讨论。因此，以伽利略扩束系统为例，详细分析了透镜中偏振传输的过程，推导了含透镜参数的偏转角公式，仿真了透镜参数对偏转角的影响，最后验证了理论与实验结果的一致性。结果表明：透镜参数对偏振传输的影响使偏振方位角发生偏转，其中曲率半径与偏转角成反比关系；中心厚度与偏转角成线性关系；折射率和光斑半径与偏转角均成平方关系。该研究结果对在基于保偏光纤的非通视方位传递系统中引入扩束系统具有一定的指导意义。

为了研究大气湍流对不同波长激光传输特性的影响, 利用MATLAB对其进行了仿真, 设计湍流模拟箱进行实验, 将仿真和实验结果对比进行了理论分析和实验验证。对激光波前光强分布进行了观察与记录, 并对不同波长激光束在相同大气条件下的光束漂移和光强起伏做了测量与分析; 就大气湍流对线偏振光的偏振态影响进行了实验观测。结果表明, 随着大气湍流的增强, 激光波前光强分布容易受到明显的影响; 激光束的光强起伏随着波长的增大而减小, 其方差最高到达2.79×10-2, 而光束漂移则与波长无关, 方差最高到达9.11×10-12; 线偏振光受到湍流效应的影响, 其光强产生随机变化, 且随着湍流强度的提高, 变化程度更剧烈。实验测试数据结果与大气湍流理论相符合, 这对激光大气传输的研究具有一定的参考价值。

涡旋光束是一种携带有轨道角动量的特殊光束,近年来在光信息传输与加密、天文学探测、微观粒子操纵和生物医学等领域具有广泛的应用价值。传统的涡旋光束产生方法存在一定的局限性,如只能生成特定波长、元器件尺寸偏大和集成化程度较低,而基于超表面微纳技术的发展为涡旋光束的产生和操控提供一种全新的可能性。鉴于此,提出一种基于勾型超表面阵列的涡旋光束产生方法,该超表面结构能够有效地减小涡旋光束生成器件的尺寸,可以实现器件的集成化,且该超表面结构不依赖于特定入射光的圆偏振特性、波长和偏振方向,从而能够实现高拓扑荷数涡旋光束的生成。

为克服以近似理论分析为主的米氏散射方法在研究微粒粒径小于入射光波长情况下带来的局限性，采用了基于数值化模拟的有限时域差分（FDTD）方法对纳米级散射体微粒在近场聚焦光束下发生的聚焦作用进行仿真研究。以聚焦的线偏振光为光源，并将球形纳米空气粒子嵌入固态浸没透镜底面光束聚焦点位置，使用FDTD仿真软件模拟了纳米空气粒子附近的光强分布信息。通过改变相应的仿真条件，选出最合适的纳米散射结构参数，实现了良好的聚焦成像效果。

为解决传统的光声成像技术通常将组织的吸收系数假定为无方向性的标量常数而忽略组织各向异性光吸收特性的问题,利用两束电矢量方向相互垂直的线偏振光作为光声成像的激发源,提出一种基于各向异性光吸收的线偏振光声成像技术;搭建线偏振光光声显微成像系统,并选取具有各向异性光吸收差异的材料作为样品,对所提技术的可行性进行实验验证;进一步对生物样品进行成像,演示所提技术对各向异性光吸收生物样本的成像能力。结果表明,所提技术易植入传统的光声显微成像系统中,拓展了传统光声成像的信息提取范围。

通过蒙特卡罗仿真方法，分析了在不同尺度粒子的散射介质中线偏振光与圆偏振光后向散射的偏振保持能力，并运用瑞利散射和米散射理论对二者散射时偏振态的微观变化进行对比研究。结果表明，后向散射偏振保持能力与入射光的偏振态和粒子尺度均有关。对于瑞利散射粒子，线偏振光具有更强的偏振保持能力；对于米散射粒子，圆偏振光具有更强的偏振保持能力。

金刚石中的氮-空位(NV)色心受到越来越多研究学者的青睐, 这种色心在量子信息应用领域具有非常好的自旋和光学性能。为了更好地研究这些性能, 精确探测金刚石中NV色心轴向信息非常必要。介绍了一种利用多束偏振光准确测量两个相邻NV色心组合包含的轴向信息的新方法, 该方法可以探测出在四种可能轴向中, 两个高度重合色心的轴向分布信息。