非偏振分光棱镜（NPBS）的偏振相关性会对外差干涉仪、偏振干涉仪和激光干涉仪等干涉系统的非线性误差、偏振误差和测量精度等带来不可忽视的影响。首先对NPBS偏振敏感度的4个特征参数的测量原理进行介绍，接着基于NPBS偏振敏感度测量系统进行一系列实验并对实验结果进行分析。NPBS的s光与p光分量的透射比和反射比基于圆偏振光入射并同步测量透/反射光中s、p偏振方向的强度来实现，以抑制光源抖动及光电探测器响应不一致性对测量结果的影响。在相位偏振敏感度测量方面，基于偏振测量系统对透/反射光的斯托克斯分量S₂、S₃进行测量，获得NPBS的s光与p光的透/反射相位差。3个NPBS样品的重复性测试实验结果表明：上述非偏振分光棱镜的偏振敏感度测量方法对NPBS透射比和反射比的测量精度（最大偏差与测量平均值之比）为-0.08%~+0.08%，重复性优于0.1%，对NPBS透射相位差和反射相位差的测量精度为-0.84%~+0.84%，测量重复性优于1%。对NPBS样品在不同入射波长和入射角度下的偏振敏感度进行了测量，结果显示：在1540~1560 nm范围内，被测NPBS样品的透/反射比变化小于0.02，s光与p光的透/反射相位差随着波长增加而减小；随着入射角度从-5°增大到+5°，s光与p光之间的透/反射相位差减小。NPBS反射相位差的变化大于透射相位差的变化，对波长和入射角度的变化更敏感。

针对大动态范围下运动目标速度测量受限的问题，提出四光相干混频探测方法，通过提取多普勒频率以及移频量与多普勒差频可以实现更大动态范围的速度测量。在四光相干混频探测过程中，存在输出信号多和信号判别难度大的问题。为了解决以上问题，提出并设计空间偏振分光结构的四光相干混频探测结构，使用偏振分光技术实现四路输出信号的完全空间分离，可以避免信号之间的相互影响，降低信号处理的难度。从理论上对结构进行原理分析，并使用光学仿真软件对其进行仿真分析，验证理论和结构的可行性，同时可根据不同探测器输出信号判断目标的运动方向。

布鲁斯特角型偏振器在高功率激光系统有着重要的应用。为了真实反映布鲁斯特角型偏振器的性能, 分析并成功搭建了基于空气隙棱镜的消光比测量系统。采用光强同时测量的方法, 测量过程系统起偏器、样品、检偏器方位角固定, 引起误差的因素较少。通过限制入射光光束直径和探测器的位置, 提高检偏器反射出光方向的偏光性能, 提高测试精度; 在样品定位的过程中, 对光源进行实时监测, 降低测量随机误差。理论分析, 系统精度越高, 系统误差越大。当系统精度为 40 dB, 系统误差约 2%。对一样品进行 10次测量, 消光比平均值为 31.1 dB, 系统误差小于 1%, 随机误差小于 1%。

基于具有强非局域效应的金属-电介质多层膜结构提出了三种偏振分光器.当多层膜结构的平均介电常数为零时，横电偏振电磁波对应的等频率曲线为一很小的圆，而横磁偏振电磁波对应的等频率曲线则为两支抛物线，这是由表面等离激元诱导的非局域效应引起的.利用该多层膜结构在不同偏振电磁波下等频率曲线表现出巨大差异这一特性，提出了三种偏振分光器，其中包含厚度远小于波长的超薄偏振分光器.这些结果有望在偏振选择吸收体以及集成光子器件中有潜在应用.

光学薄膜偏振分光棱镜是现代光电显示、光电测试、光电信息传输等系统的重要部件之一, 但是, 常规的光学薄膜偏振分光棱镜存在光坯化学稳定性差、偏振分光带宽窄、应用角度小等工艺难点。通过深入研究布儒斯特角偏振分光原理与干涉截止滤光片膜系偏振分离效应, 使两种设计方法进行结合扩展了偏振分光棱镜的偏振分光带宽, 在化学稳定性好的德国肖特光学玻璃BK7光坯上, 制备了P偏振光0.44～0.64 μm, Tave≥95%, Rave≤5%, S偏振光0.44～0.64 μm, Tave≤5%, Rave≥95%的偏振分光膜。这种结构的光学薄膜可以在不同材料光学玻璃光坯上设计优化出宽带宽、大角度、高偏振消光比的偏振分光棱镜, 为偏振分光棱镜的设计与加工提供了新的理论依据与制备方案。

为了降低基于硅基液晶拼接的动态星模拟器背景杂散光, 对传统的光学引擎进行优化, 提出一种多偏振分光棱镜组合方式, 并对其光机结构进行设计.阐述了光学引擎照明系统的设计方案, 讨论了降低视场角、增强均匀性的方法.通过Tracepro对照明光学系统进行仿真, 对照明光源设计方案的可行性进行了验证.实验结果表明: 优化后的动态星模拟器杂散光辐照度降低了2.93倍.优化后的光学引擎有效地抑制了背景杂散光, 并且增强了两片反射式硅基液晶对比度的一致性.

在光纤通信中, 为了在不改变调制波长范围的基础上仍能实现更多数据通道的波分复用, 设计了一种新型的小尺寸窄带偏振分光器, 用于对现有的数据通信网络进行扩容以及提高光信号的信噪比。 在该分光器上蒸镀了两种新设计的膜系, 一层是窄带滤光膜, 另一层是偏振分光膜。 采用TFCalc软件仿真, 设计结果中窄带滤光膜的带宽约为0.4 nm, 偏振分光膜在1 530～1 560 nm范围内对p光的通透性能优于99.8%。 基于以上膜系设计在BK7光学玻璃上实际制备两组膜系, 实验采用Agilent 8164-A型光波测量系统对经过膜后的光进行光谱分析。 结果显示, 窄带滤光膜的实际带宽优于0.4 nm, 增益平坦度小于-0.05 dB, 相比现有常见的0.8 nm滤光膜具有更窄的带宽, 可以实现在调制波长范围不变的条件下增大波分复用的数据通道总量。 偏振滤光膜的实际p光透光率为99.6%, 相比仿真值略低, 但仍优于设计要求, 相比传统分光器的光信号强度保留效果更好, 具有更高的信噪比。 综上所述, 该分光器具有更好的应用价值和实用意义。

针对现有普通偏振分光棱镜（PBS）消光比低、偏振串扰等不足，提出一种由PBS和偏振片构成的高精度偏振分光系统。在PBS的反射通道和透射通道插入偏振片，并调整偏振片的透光轴方向，以便最大程度地抑制偏振串扰。理论计算和数值仿真一致表明，该偏振分光系统能够实现更高精度的偏振分光。实验测得，当入射光强度比为-47.5 dB时，普通PBS的偏振分光误差为57.3%，添加了偏振片的偏振分光系统的偏振分光误差为14.3%；而当入射光强度比为47.8 dB时，普通PBS的偏振分光误差为15.5%, 添加了偏振片的偏振分光系统的偏振分光误差为8.6%。提出的偏振分光系统简单实用，可广泛应用于偏振光学系统中。

利用口径150mm、视场±0.17°、接收波长974 nm的光学天线望远系统原理样机，搭建了试验装置并进行了实测，测量结果显示光学天线在0.35°附近及1°附近出现了两个原路回波杂光峰值.通过对两个杂光峰值的仿真分析，提出了在主镜内部增加二次斜光阑及临时挡光环的措施，消除望远系统前向散射杂光.通过分析主次镜焦距分配对光学天线望远系统杂光的影响，指出在设计中缩小主镜焦距可降低系统原路回波杂光，这对光学天线消回波杂光设计具有指导意义.