光与物质相互作用的特性与入射光的偏振状态密切相关,且这种随入射光的偏振态改变的规律与物质的组成和结构密切相关。由于这种依赖特性与样品的性质（结构、成分、动力学等）密切相关,偏振分辨光谱/成像技术成为了检索物质信息的重要工具。为了得到偏振分辨光谱,首先需要探测入射光在不同偏振态下的信号强度。现有的偏振分辨光谱技术大多是通过逐一改变入射光的偏振状态来实现的,光谱获取速度慢,且需要对同一样品进行多次重复测量,不适用于光学稳定差的样品和超快动力学过程的研究。鉴于此,本论文提出利用矢量光场的偏振状态分布不均匀的特性获得单帧扫描偏振分辨光谱的技术,主要内容和研究成果包括:1.基于矢量光场在Rb原子介质中实现了一种单帧扫描偏振分辨简并四波混频（Degenerate Four-wave Mixing,DFWM）光谱的新方法,两束泵浦光保持线偏振态,探测光为矢量光场。由于DFWM信号的偏振和强度与探测光的偏振态密切相关,使用偏振状态随空间变化的矢量探测光能够产生偏振态和强度随空间变化的DFWM信号。因此,从单帧DFWM图像中即可检索到偏振分辨光谱。我们在实验上率先使用矢量光场实现了单帧扫描偏振分辨光谱的探测。2.使用混合偏振光作为探测光,在85Rb原子蒸汽中实现了一种单帧扫描偏振分辨饱和吸收光谱（Saturated Absorption Spectroscopy,SAS）的新方法。利用混合偏振探测光的偏振状态随空间变化的特性,能够从单帧信号中检索到偏振分辨SAS信息。然后,在实验上对两个共振跃迁处(|5S1/2,F=3＞→|5P3/2,F′=4＞和|5S1/2,F=3＞→|5P3/2,F′=3＞)的SAS信号的偏振依赖特性进行了探测和比较,发现在“闭合的二能级系统”|5S1/2,F=3＞→|5P3/2,F′=4＞处,可以观察到SAS信号具有强烈的偏振依赖特性。然而在|5S1/2,F=3＞→|5P3/2,F′=3＞这个“开放的二能级系统”处没有观察到SAS信号的偏振依赖特性。本论文提出并实现了基于矢量光场实现单帧扫描偏振分辨DFWM光谱技术和单帧扫描偏振分辨SAS技术,为研究光稳定性差、易产生不可逆损伤的样品和超快光学过程提供了有力的工具。