光在物体中透射和反射时偏振态都会发生改变,对光偏振态的检测可获得物体表面特征、内部折射率变化、甚至微观分子排布等信息,因而利用偏振态检测技术可以研究物体对光的响应及其微观机制,在生物、医学、农业、通信等各领域都起着重要应用。本论文针对完全偏振光,提出了基于晶体劈的偏光干涉检测方法,其原理是将待测偏振光的相位差和振幅比角都编码为干涉条纹,通过对干涉条纹位置的测量实现对偏振态的检测。偏光干涉法的优点有测量光路简单紧凑,测量结果不受光源功率波动影响,并且可实现无需调节光学器件的偏振态单发实时测量装置。论文主要工作为:1、利用琼斯矩阵理论对基于晶体劈的偏光干涉法检测偏振光相位差和振幅比角的原理进行理论推导、仿真模拟及误差分析。得到如下结论:偏光干涉法检测各偏振光相位差和振幅比角的仿真结果与各偏振光偏振参数的理论计算结果一致,说明了偏光干涉法的可行性。经过误差分析,在相位差△ = 90°或90°附近值时,振幅比角测量误差较大,另外当线偏振光偏振面平行于晶体劈快慢轴方向时,相位调制消失,相位差无法测量,由此得到了偏光干涉法的适用范围。2、根据测量原理,搭建偏光干涉法检测偏振态的实验系统,利用Labview设计干涉图像采集程序,并结合中值滤波及寻找波谷的方法完成图像数据处理,提高测量精度。3、对偏光干涉法检测各偏振光的相位差和振幅比角进行实验验证。实验测得结果均在装置可允许误差范围内,证实了偏光干涉法检测偏振态的可靠性和准确性。4、利用偏光干涉法测量铌酸锂晶体中透射光的相位差实现对该晶体半波电压的测量。测得结果为Vπ=480V,测量误差为0.10%,小于传统极值法0.96%的测量误差。5、利用偏光干涉法测量扭曲向列型液晶中透射光的偏振态来获取液晶指向矢的动态信息。测量结果表明:液晶分子平均指向矢的扭转角和倾斜角的响应时间随电压的增加而变短,且扭转角响应时间较快,与根据液晶动力学方程推导的结果一致;所测得的液晶指向矢总扭转角为85.3°,预倾角为6.3°。