光场调控是指对光的振幅、相位、偏振和频率信息进行按需调控,其为科研、军事和社会各个领域带来了全新的变革。随着技术的发展,在调控系统和调控自由度上会有着越来越高的要求,最终将会向系统小型化和调控多样化发展。现有的光场调控对象主要为光场的振幅、相位和频率,其技术成熟且系统简单高效。而光场的偏振调控各类系统中还存在单一、不稳定、偏振态不连续和效率低的问题。针对光场调控的需求以及偏振调控系统存在的问题,本论文提出基于双折射材料光场全光调控的技术,论文首先利用简单系统完成对光偏振态高效稳定的连续调控,其次在此基础上进一步简化系统和提高光场调控维度,最终实现单色光场的全光调控。在完成单色光场全光调控的基础上,对彩色光场的全光调控进行探索,并完成对应的理论模型建立。主要研究工作包括:(1)提出了一种基于双折射相位片的单光路偏振调控技术用以产生矢量光场。通过分析双折射晶体对光场的偏振调控特性,利用琼斯矩阵建立偏振调控模型,完成了对光路的设计,并根据理论模型完成了用于产生径向矢量光场的双折射相位片的设计。(2)完成了双折射相位片的制备以及偏振调控实验验证。通过多次实验对双折射晶体钒酸钇(YVO4)的加工刻蚀工艺进行探索,建立了一套用于YVO4的加工体系。利用移动灰阶掩膜技术在YVO4晶体上实现连续面型的制备,完成了双折射相位片的制备。利用制备得到的相位片实现了径向矢量光场的高效输出,其光能利用率超过90%。(3)提出了一种基于单个双折射相位片的单色光场全光调控原理,利用衍射成像中对光场的振幅调控原理,优化了相位迭代算法,引入了振幅相位双限制的迭代算法,完成了衍射成像对光场振幅和相位的调控。结合双折射相位片对光偏振的调控,利用其双折射效应,实现了单个相位片上多个相位的合成。基于以上理论,设计并制备了对应的双折射相位片,完成了单色光场全光调控的实验验证。(4)提出了基于相位叠加彩色光场振幅调控原理,利用相位片对不同波长光折射率的不同,实现了单个相位片上多个相位的合成,完成了对应的仿真实验。提出了基于空间叠加的彩色光场振幅调控原理,通过光栅的分光特性,设计各个分量在空间中的编码位置,并完成了相位片的设计和制备,实现了彩色光场产生实验验证。在以上基础上,提出了基于矢量叠加和空间叠加的彩色光场全光调控理论模型,设计了对应的光路并完成了相应的成像仿真实验。