通过研究斯托克斯矢量法、琼斯矢量法、邦加球表示法以及琼斯矩阵、米勒矩阵，来分析偏振光在传播过程的矢量特性，有助于从不同的角度对光的偏振特性进行理解，对学习偏振光的矩阵表示和运算具有一定的指导意义，而且对偏振器件的设计问题也会有一定的参考价值。

1.2 研究现状

迄今为止,国际上对偏振光传播的分析技术比较成熟，除了应用于光测弹性方法中测定机械结构的应用分布和测定晶轴方位外，还有广阔的应用前途：液晶、电光、磁光、光传感、薄膜参数测量、生物细胞荧光测量、乃至新的生物芯片探测、癌症早期检测等，偏振光技术无处不在。随着工艺和技术的快速发展，偏振光学领域也出现了新的挑战。

斯托克斯参量是由英国物理学家斯托克斯（G. G. Stokes）在1852年研究部分偏振光的时候首先提出来的，是用一组量纲完全相同的参数来描述偏振态的一种简便方法。但是，在以后的近100年内，这极具重大意义的研究成果并没有被人们重视和应用‎[2]。1892年，法国物理数学家邦加（H. Poincare）提出用球坐标来表示偏振态的一种图示法源`自`751\文-论/文`网[www.751com.cn；1941年，美国物理学家琼斯（R. C. Jones）发明了一个列矩阵来表示偏振态的方法。1943年，瑞士物理学家米勒（H. Mueller）发明了用于偏振态变换的米勒矩阵运算方法。斯托克斯矢量可以说是描述偏振光最全面的方法，琼斯矢量可以由斯托克斯矢量推出，而米勒矩阵正是用斯托克斯矢量来进行运算。斯托克斯参量与米勒矩阵相结合，使得矩阵光学领域大有发展，斯托克斯参量也重新被挖掘出来，得到广泛的应用。通过米勒矩阵和琼斯矩阵运算来分析偏振光的传播是一种非常有用的数学方法和工具。

1.3 论文结构安排

本论文由五个章节组成，在第一章主要阐述了本文的研究背景及意义、研究现状和研究方法；在第二章详细地介绍光的各种偏振态，比较全面的讨论偏振光矢量特性的分析方法，包括琼斯矢量法，斯托克斯矢量法，邦加球表示法以及它们的区别与联系；在第三章重点讨论米勒矩阵和琼斯矩阵这两个传播矩阵方法和它们的关系；第四章介绍偏振光的检测和应用；第五章是论文总结，概述了论文的主要内容。

2 偏振光的矢量分析

光波从波动光学的观念来看是高频的电磁波，也是横波。一般我们所说的光扰动或着光振动是指光波的电场强度和磁感强度。诸多实验事实已经证明，在光和物质彼此作用的（如感光作用和生理作用）过程当中，主要起作用的是光波的电矢量E，所以常把光波的电矢量E称为光矢量‎[1]‎[1]。由于光波是横波，光矢量与光波传播方向垂直，因此，要描述光波还必须指明光场中任意一点、任意时刻的光矢量的方向。我们把波的振动方向对于传播方向的不对称性称作偏振，光的偏振现象正是光的矢量性质的表现‎[3]。