高性能复杂光学系统,随着技术和工艺的发展而变为可能,随之也出现了新的挑战。如高数值孔径(Numerical Aperture, NA)光刻物镜通过缩短工作波长、浸液技术以及分辨率增强技术,正由32nm节点向22nm节点发展,随着性能参数向理论临界值的逼近,传统标量分析法精度不再足够,必须考虑光的矢量本质,采用矢量分析法。本论文首先介绍了对高性能复杂光学系统进行偏振分析的研究意义及国内外研究现状,接着系统地总结了光学系统的偏振像差基本理论,包括偏振像差函数及其计算方法。在此基础上,以高NA光刻系统和大型激光系统为例,概述性地介绍了实际系统中偏振像差及其控制方法。文中还介绍了相关的光学软件功能模块的程序设计工作及其达到的分析效果。最后选取一实际高NA光刻投影物镜进行详细的分析,分析中考虑了镀膜、材料吸收作用及偏振照明使分析结果可靠性提高。利用光学软件计算了系统中各光学界面的偏振参数,如透过率、位相、二次衰减和延迟等,以分析偏振对系统传输性能和成像性能的影响,并根据分析结果尝试设计了偏振补偿方案并进行分析,通过该次分析肯定了本课题研究的意义和必要性。