为了研究偏振光在椭球细粒子中多次散射的传输特性，建立了以黑碳气溶胶粒子为对象的仿真与实验验证系统。采用T矩阵和蒙特卡罗相结合的方法，对偏振光经随机取向椭球细粒子多次散射后的偏振传输特性进行仿真研究，建立半实物模拟测试平台对仿真方法进行验证，采用延长灵芝孢子燃烧时间的方式制备椭球细粒子，分别由马尔文粒度仪和光功率计测试椭球细粒子的尺寸分布和光学厚度，建立实验与仿真间的联系，验证了仿真结果的正确性。结果表明：随着黑碳椭球细粒子浓度的增加，水平、垂直、+45°线偏光和右旋圆偏光的偏振度都随之下降，且3种线偏振光的保偏性基本一致；随着浓度的增大，圆偏振光的保偏性逐渐优于线偏振光，且两者保偏性差距越来越大，在光学厚度为3.12时达到最大值，当光学厚度大于3.12时，圆偏光和线偏光的偏振度差值趋于稳定。经计算，仿真与实验结果符合度优于70.84%。本研究结果可扩展偏振探测的适用范围，为非球形颗粒物环境下偏振探测研究提供理论支撑。

针对烟雾环境中偏振前向传输在短波红外波段是否具有偏振信号增强的问题，实验研究了烟雾环境中水平线偏振光在532 nm和1 550 nm波长下的前向传输偏振特性。烟雾环境由烟饼燃烧所制，其主要由悬浮氯化铵颗粒和水汽组成，且氯化铵颗粒在烟饼点燃7~16 min内稳定沉积。搭建了532 nm和1 550 nm两套单波长激光前向传输测试平台，用以测量水平线偏振光在烟雾环境中的前向传输偏振特性。分析测量误差主要由激光源的光强波动误差、测量时间变化误差、偏振器件的安装误差和转角误差引起，计算了532 nm和1 550 nm激光前向传输测试平台的测量误差峰值分别约为1.03%和0.89%。测试烟饼燃烧7~16 min时的偏振状态保持率RoPS，测试结果表明：相比532 nm波长，水平线偏振光在1 550 nm波长前向传输后具有更优异的偏振状态保持特性，且随着烟雾浓度降低，两者之间的偏振状态保持差异逐渐缩小。文中研究通过实验验证了所制烟雾环境中水平线偏振光在1 550 nm波长前向传输后具有优异的偏振信号，这可为短波红外偏振技术的实际应用提供一定的实验支撑。

为解决偏振子午面蒙特卡洛法的计算结果与测试结果存在出入的问题，文中提出了一种限定接收范围的改进算法。偏振子午面蒙特卡洛法计算过程中采集整个截面的前向散射光，但实际接收装置通常接收部分前向散射光，这是引起偏振子午面蒙特卡罗法的计算结果与实验结果存在出入乃至失配的重要因素之一。为此，改进算法限定了前向散射光的接收范围，限定的接收范围与实际接收范围一致。采用原算法和改进算法分别模拟 45°线偏振光和水平线偏振光在聚苯乙烯悬浊液中传输。选用粒径 1 μm 的聚苯乙烯悬浊液开展验证实验，通过对照测试结果，改进算法相比原算法能够更好地匹配实测结果。通过计算单个微粒的偏振状态保持情况，阐明改进算法提高计算精度的作用机理，即前向散射角愈外延，散射光的偏振态变化愈剧烈，而改进算法规避掉了绝大部分前向散射角外延程度较大的散射光。

光的偏振态是电磁波的基本属性，偏振信息是使用光的偏振态作为信息表现形式的工程科学应用技术，需要合适的表征方法对其进行描述。由于大气散射特性，光在地球表面存在一种特殊的偏振分布模式，可以用于近地空间自主导航，同时，不同的偏振态在各种散射介质中传输也具有特定的变化规律。因此，研究光的偏振信息在不同分散介质中的传输特性，对其在现代**、航空、海洋等领域内的广泛应用具有重要的参考价值。近年来，偏振光学成像技术广泛应用于雾霾、水下及其他散射介质中的清晰成像，并取得了很多优秀的研究成果。文中主要介绍了光的偏振态的各种表征形式、偏振信息在不同分散介质中的传输特性、经过散射介质后的偏振信息恢复算法、以及偏振去雾技术的应用等，并在最后展望了偏振信息应用的未来发展趋势。