建立了包含1/2波片(HWP)和1/4波片(QWP)快轴装调误差的Stokes矢量测量误差方程。分析了波片快轴的装调误差对7种典型基态入射光的Stokes矢量测量精度的影响,推导了任意入射光Stokes矢量测量误差的表征方法。仿真结果表明,偏振度越大,偏振测量误差越大,选取入射光偏振度为1时的偏振测量精度评估系统性能。提出了一种波片快轴装调误差的优化方法,当测量矩阵的条件数小于1.84时,选取0.772/0.228的分束比可使波片快轴装调误差对系统偏振测量精度的影响最小。为满足2%的偏振测量精度,HWP的快轴装调误差应在±0.15°内,QWP的快轴装调误差应在±0.52°内。

提出了基于邦加球轨迹的穆勒矩阵测量法,将极分解得到的矩阵与其在邦加球上的轨迹联系起来,通过输入光和输出光的偏振态在邦加球上的位置关系,直接获取非消偏元件的双折射矩阵和二向色性矩阵。结果表明:基于所提方法,偏振控制系统只需要一个可旋转起偏器,在测试前后提供两个确定的偏振态,即可直接获得光纤器件的双折射矩阵和二向色性矩阵,且在测量过程中无需改变待测光纤的状态。

为了改善可见光图像质量, 提高对隐藏在自然背景中人造目标的探测率, 采用了基于偏振成像的可见光图像增强方法, 很好地凸显出人造目标, 提供更多的细节与纹理信息。利用偏振成像方式获取偏振度、偏振角和椭率角图像, 对多维偏振图像中的像素点在邦加球内进行聚类得到偏振特征图像, 运用双树复小波对光强图像和偏振特征图像进行分解, 低频子带采用主成分分析法, 高频子带选用区域方差特征匹配的融合策略, 得到增强图像。进行了户外实验, 并理论分析得到了各个图像的性能指标数据。结果表明,增强后的图像较原图像具有更加丰富的图像细节与偏振目标信息, 该方法有效可行,对目标识别与探测具有一定意义。

基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的准相位匹配线性电光效应,利用邦加球理论,晶体 在不同占空比和温度下,探索了输出激光偏振态随外加电场的演变规律。研究结果发现,激光偏振的演变对外加电场E0、 晶体占空比D和温度T0非常敏感;若T0为273 K, D为0.25、0.5和0.75, 随着E0的增加,输出偏振态成周期性演变; 当D为0.5,且T0为263 K、293 K和313 K时,输出偏振态的演变表现为无规则性。合理选择一定的外加电场、 占空比和温度,可以实现任意偏振光。这些结果有助于PPLN偏振控制器的优化设计。

分析了全光纤电流互感器(AFOCT)光纤元件的双折射来源和影响,针对其应力加载特征,提出一种适用于系统的光纤双折射参数测量方法.测量基于研究双折射对偏振态的调制情况,在邦加球上分析传输光偏振态随不同光程的演化轨迹,可获得待测光纤椭圆双折射参数,相对误差在2.85%以内.验证实验说明基于测量结果的变比估计相对偏差1.08%.该方法准确度优于传统方法,装置结构简单易于实现.由传感光纤双折射测量结果可推导AFOCT系统的变比,也可作为温度、振动补偿实验的依据.本方法可作为设计制作AFOCT系统过程中的一个有力的参考.

在前期水面溢油偏振光检测方法的基础上，分析了液面反射光偏振状态在邦加球中的变化，给出了这种测量方法的物理分析。该方法以线偏振光作为入射光源，在入射光的布儒斯特角附近，利用反射光偏振状态在邦加球中轨迹的不同，达到检测不同种类油、水以及不同厚度油膜的目的。进一步以650,850,1064,1310,1550 nm 可见/近红外波长线偏振光以及不同油种做了实验，实验结果与物理分析一致。

水面溢油在反射与辐射过程中，表现出与其自身性质相关的偏振特性，这种与水面溢油性质相关的偏振特性可用 Stokes矢量表示。以 650 nm的线偏振激光为光源，在实验室用偏振分析仪测量了水面与油面反射时的 stokes矢量。通过调节线偏振光的振动面与入射面的角度，实验发现水面与油面的 stokes矢量在邦加球中的轨迹有明显的区别，由此可以实现对水面溢油的检测。

提出了一种利用圆偏光仪测量扭曲向列相液晶盒盒厚的新方法，即:圆偏光仪组成为两端是一对起偏器和检偏器，中间放置一对四分之一波片.起偏器和检偏器平行或垂直放置，其中一个四分之一波片的快轴和起偏器透光轴成45°，另一个四分之一波片的快轴和起偏器透光轴成－45°.液晶盒样品直接插入到两四分之一波片中间，无需调整方向.不同于旋转液晶盒或偏振片寻找输出光强最大值或最小值的方法，圆偏光仪测量盒厚不需要旋转任何光学元件或液晶盒观测输出光强的变化，只需要观测检偏器在平行和垂直方向的两个强度值，能够实现快速测量，简洁而且有效.

A new technology of lightning location is described, which is based on detecting the state of polarization (SOP) fluctuation of the laser light in the optic ground wire (OPGW). Compared with the conventional lightning location method, the new method is more accurate, more stable, and cheaper. Theories of Stokes parameters and Poincare sphere are introduced to analyze the SOP at the lightning strike point. It can be concluded that although the initial points of SOP on the Poincare sphere are random, the SOP fluctuation generated by lightning strike can still be accurately identified by detecting the velocity of polarization motion. A new algorithm to quantify the velocity is also introduced.

利用光学矩阵的方法推导了石英晶体旋光特性的Muller矩阵表示,并将此表示用邦加球来描述.最后用邦加球描述方法分析了光弹性实验中1/4波片的旋光性所产生的误差.