随着人们对偏振光散射研究的日益深入,其在生物组织无创伤检测领域的应用研究也越来越广泛。然而偏振光在混浊介质中的传输是一个异常复杂的问题,退偏和偏振状态的改变除了受混浊介质本身的光学参数影响外,测量方式也会对之产生深刻的影响,准确地描述这种关系对其在生物组织领域的应用至关重要。另外,偏振光散射在血液中的应用还有诸多值得探讨的地方。本论文主要研究偏振光的退偏机理和其在血液样品检测中几种潜在的应用实例。主要工作如下:针对偏振光散射的退偏机理,讨论了 Mueller·矩阵极分解法和Mueller相关矩阵法在描述退偏介质退偏特性时的区别和适用性。发现当介质存在退偏各向异性时通过Mueller相关矩阵法计算而得的总体保偏系数更为准确;退偏各向异性程度除可用极分解法所得退偏各向异性系数表征外,也可通过相关矩阵法所得保偏系数-偏振熵的关系来表达;相对纯退偏介质还需引入线性退偏各向异性系数才可完备地表征兼有双折射和旋光效应退偏介质的退偏特性。在此基础上,研究了 Mie散射介质后向散射面退偏各向异性的问题,发现在入射点附近会出现圆保偏度弱于线性保偏度的情况。时间分辨的蒙特卡罗模拟显示此异常的退偏各向异性特征与圆偏光的退偏机理有关,即在此特殊区域发生侧向散射事件概率增大,而由散射理论可知圆偏光发生侧向散射事件时螺旋不对称性降低。运用高斯变换将无限细光束照射下的Mueller矩阵转换成高斯光束照射的结果,在此基础上讨论了几种与血液疾病诊断相关的应用实例。第一,研究了不同浓度的红细胞悬浮液的偏振特性,发现保偏度和二向色系数随径向距离非单调变化的原因是靠近入射点区域这两个偏振特性同时受到了散射次数和散射角的影响。第二,研究了发生溶血现象的红细胞悬浮液的偏振特性,发现在散射和吸收系数同时变化的情况下溶血率与保偏系数和二向色系数有一定的关系,借此可以判断溶血反应的临界点。第三,研究了含有葡萄糖的脂肪乳剂后向散射面葡萄糖浓度与保偏系数的关系,发现退偏各向异性系数为葡萄糖浓度的有效指征参数,此参数与介质混浊度无关。同时从模拟的角度研究了混浊介质前向散射面的旋光路径与几何路径的关系,发现旋光路径大于几何路径,同时与介质的光学参数有紧密联系。基于结合近红外光谱法和组织偏振术进行血糖无创伤检测的研究前沿,讨论了如何运用化学分析法通过吸收谱、旋光谱和偏振谱来反演混浊介质中的葡萄糖浓度。从模拟的角度研究了 530-1310nm范围内混浊介质后向散射面的偏振光谱特性。提出了采用3 X3 Mueller矩阵来测量偏振光谱特性的方法,通过旋转波片法测量了混浊介质3X3 Mueller矩阵在632.8nm和532nm光照射下的区别,线性保偏度随波长的变化趋势与模拟结果一致。提出了一种偏振调制-同步检测的3X3 Mueller矩阵测量方法,测量了空气的Mueller矩阵,测量精度较旋转波片法得到较大提高。这种方法的实现可为精确测量含葡萄糖的混浊介质含旋光谱在内的偏振光谱特性奠定基础。