偏振探测是主要面向光波偏振特征的探测技术研究。相对于传统的强度探测,偏振探测着重光波的偏振特性,细致地呈现了被探测物的信息量,增加了信息维度,使其在精准目标识别等方面具有强大的优势。由于实时化、集成化和小型化的需求,基于微纳光栅的探测方法已成为近期的发展趋势,是一项具有巨大发展潜力的前沿技术,在物体多维信息成像与识别、癌症与烧伤诊断等方面都具有重要的应用价值。本文围绕基于微纳结构的偏振探测技术展开了研究,具体研究内容分为以下几个方面:首先,在理论基础方面,介绍了偏振探测技术的基本概念、国内外目前的研究以及发展现状、研究意义及目的。包括偏振探测的机理和纳米光栅偏振探测技术的工作原理,并采用等效介质理论对金属线栅的特性展开了全面的分析。在工艺制备方面,研究了电子束曝光技术的工作原理、制备过程中的参数设置以及各个参数之间的相互作用与影响,进行了详细的分析,并对等离子体反应刻蚀技术的工作原理、性能指标以及影响因素进行了概述。同时依据斯托克斯(Stokes)理论思想设计了多矢量的微纳结构偏振片阵列,并根据实验流程制备了每相邻2×2个单元偏振方向依次为0、π/4、π/2、3π/4的微纳结构偏振片阵列。在性能检测方面,设计并搭建了微偏振片的性能检测系统,给出了计算微偏振片性能参数消光比与最大偏振透射率的方法。搭建光路,实现了微偏振片阵列的性能检测及分析。同时通过实验数据比较了铝纳米线栅的深度、周期以及占空比对入射光消光比的影响,总结其变化规律,优化实验结果。在实际应用方面,利用微纳结构偏振片设计并实现的偏振成像探测系统,采用该系统对肝癌细胞进行了偏振图像的采集,得到肝癌细胞的偏振特性图像。同时对照肝癌细胞的传统成像,证明基于微纳结构偏振探测的优越性,同时分析偏振探测具有优越性的原因,最后对微纳偏振探测技术的应用前景展开叙述。