随着成像光学系统分辨率的不断提高,电场矢量的偏振方向对成像质量的影响变得越来越不可忽视。利用几种不同形式的传输矩阵计算偏振光在光学器件中的传输,再通过快速傅里叶变换计算三个直角坐标分量的偏振分量的衍射聚焦斑,各分量强度叠加得到最后的系统点扩散函数(PSF),这就是目前国内外研究和分析偏振光束成像较为广泛的方法。对偏振光波传输和衍射聚焦的研究,提高了光学成像系统的分析精度。在超微细光刻行业,为了延长光学光刻尺寸的极限,人们提出了各种提高光学分辨率的手段,其中缩短曝光波长,离轴照明,浸液式光刻,增大光刻投影物镜的数值孔径是较为实际有效的方法。当数值孔径大于0.75以上,系统分辨率在曝光波长量级时,由于边缘光束的倾斜,光电场矢量的振动方向严重的影响焦斑的尺寸和形状。此时传统的基于标量的光学成像方法不能满足精度要求,必须采用基于矢量的电磁场成像方法。基于矢量的电磁场成像法使得通过调制成像光束偏振性来改善成像质量成为可能,而不仅仅依靠传统的调制光束振幅和相位。论文首先介绍了偏振光传输和衍射的研究意义和国内外研究现状,接着分别介绍了几种常用的偏振光传输矩阵以及它们的计算方法以及用于计算中的优缺点。考虑到斯托克斯(stokes)矢量对光束偏振态描述的完整性,本次研究决定采用穆勒(Mueller)矩阵描述光学器件。衍射聚焦是从系统出瞳到像面部分非常重要的光束传输过程,标量法和矢量法的不同之处集中体现在此处,因此基于矢量的电磁场衍射聚焦也是本次研究的重点。由于光矢量垂直于光线传播方向,文章采用德拜积分法计算衍射积分,它把场表成为不同传播方向的平面波的叠加,有利于光矢量方向的表征；接下来文章从数学上详细的推导了几类重要的孔径偏振分布对像质评价参数的影响,从理论上给出成像光束偏振态和系统成像质量的数学关系。第五部分开始介绍偏振光分析模块软件的编写工作,首先阐述软件编写的数学模型,算法和数据结构,然后是程序的流程,最后是所达到的分析效果。文章最后通过对一实际高NA光刻投影物镜的偏振分析效果与矢量分析效果的对比证明该课题研究的实用性和必要性。