偏振成像系统在传统成像系统探测得到的光强、波长的基础上补充提供了偏振信息,可以探测传统成像所不能识别的目标,在遥感、军事、工业检测等领域得到了广泛的研究与应用。然而应用于偏振成像的传统材料,仅在各自适用的小段波长范围内具有偏振性能,不能满足宽波段的偏振测量需求。碳纳米管薄膜作为一种各向异性的材料,在紫外到太赫兹波段的宽光谱范围内均表现出良好的偏振性能,在偏振成像领域具有应用的优势。并且碳纳米管薄膜具有厚度薄、微纳米工艺兼容的优点,可以集成在相机的焦平面得到偏振相机,实现实时的偏振成像。本文围绕基于碳纳米管薄膜的偏振成像及偏振成像的优化问题从以下几个方面展开探究,为碳纳米管薄膜在偏振成像领域的应用奠定了基础。1.碳纳米管薄膜自身偏振性能的优化。本文从三个方面展开讨论。其一,探究了薄膜厚度对其偏振性能的影响,并通过控制薄膜制备时的催化剂宽度实现对厚度的调控优化。其二,探究了薄膜有序性对偏振性能的影响,并通过控制薄膜生长过程中的气体流量实现对有序性的优化。其三,探究了对薄膜采取后续的热处理对其偏振性能产生的影响,实现了对薄膜偏振性能的优化。2.基于碳纳米管薄膜的偏振成像。本文首先测试并且验证了制备的样品薄膜在多波段具有的良好偏振性能。并且搭建了基于样品薄膜的分时偏振成像系统,测试得到了相较强度图像具有增强效果的可见光及红外波段的偏振度图像。3.偏振成像系统的标定优化。针对碳纳米管薄膜存在的偏振不理想性,本文采用斯托克斯矢量-穆勒矩阵的方法对系统进行标定,实现了对偏振度图像的矫正优化,进一步提升了其增强效果。并且针对碳纳米管薄膜的不均匀性,本文搭建了待测物、样品薄膜、相机焦平面互相共轭的分时偏振成像系统,对薄膜的不均匀性实现了标定优化。最后为了实现实时的偏振成像,设计加工了基于碳纳米管薄膜的微偏振片阵列,并将矫正方法从理论上推广到了基于微偏振片阵列的分焦平面偏振系统中,说明了矫正优化方法的可行性。