本文研究了运用光的偏振技术对不同结构的病变组织进行定位诊断的理论和实验方法。首先，采用Monte Carlo方法对线偏振光在含有层状病变的组织内的传输进行了模拟，计算了不同偏振态的透射光时域光强分布。结果表明：透射光时域光强分布的峰值光强与病变层的厚度或深度均呈线性变化关系。基于不同偏振态透射光的时域光强分布与病变层位置的关系，提出了一种利用透射光信号进行层状病变定位诊断的方法。进一步，基于组织散射系数与入射光波长的非线性关系，提出了一种多波长入射的方法来同时获得病变组织的散射系数与位置信息。　　 其次，针对光透射法定位诊断层状病变临床应用中受到的限制，研究了背向散射光强时域分布与组织内层状病变位置的关系。Monte Carlo模拟结果表明，背向散射光峰值光强与病变层的厚度或深度均呈幂函数关系。进一步的研究发现与入射光同偏振态的背向散射光峰值光强的时间位置只依赖于病变层的深度，与病变层厚度无关。结合背向散射光脉冲的峰值光强及其时间位置与病变层位置的关系，提出了一种利用背向散射光时域光强分布来进行层状组织中病变定位检测的方法。　　 最后，将诊断对象由层状病变组织推广到更一般的情况，用偏振Monte Carlo模拟研究了线偏振光入射到含有椭球形病变的组织后，背向散射光的强度分布及偏振度分布。结果表明当垂直入射到组织表面的入射光照射向组织内病变区域的边界时，背向散射光二维偏振度分布图像中会产生强烈的不对称性，且该不对称性与入射线偏振光的偏振方向无关。基于这种病变边界处背向散射光偏振度的不对称性提出了一种非侵入式的有限尺寸病变组织定位方法。当组织内部含有多个不同尺寸的病变时，该方法可以准确检测出各个病变区域边界的准确位置。