偏振光成像技术在生物医学、目标识别、地物遥感、材料性质研究、军事等方面都有重要的应用。特别是对各向异性样品（如晶体材料或者某些生物组织）进行显微分析与成像时，单纯的强度成像中很难获得有用信息。而偏振成像技术通过测量与目标物发生相互作用后光波的偏振态，来得到目标物的偏振特性图像，相比于单纯的表征结构变化的光强图像，可以获得更加丰富的信息。通过分析包含偏振信息的图像，可以得到目标物相应的各项异性特征，如表面粗糙度、折射率、取向、介电张量的二维分布。然而，传统的偏振光成像技术只是以光的偏振态的某个投影作为成像物理量进行成像，无法获得目标的全部偏振信息，而且只能获得物体表面的偏振信息，而无法获得样品内部的各向异性信息。特别是传统的偏振成像实际上是物体的空间结构的光强分布图像和偏振分布图像的混合图像，对于像生物组织这些空间结构比较复杂的样品，是很难获得单纯的偏振分布图像的。　　本论文针对传统偏振光成像技术的这些固有局限性，提出了以Stokes参量归一化测量技术，代替传统的偏振光测量技术，从而将物体空间结构光强分布与偏振分布图像分离开来;以偏振态代替普通偏振光作为成像物理量，实现物体的全偏振态成像;以共焦显微成像技术代替普通的光学显微成像技术，把Stokes参量测量与共焦显微成像技术有机结合起来，实现Stokes参量共焦显微成像。为了把Stokes参量测量系统有效整合到共焦显微成像系统上，本文还提出了以梯度折射率透镜(GRIN-Lens)作为成像和偏振分析器件，把成像和Stokes参量测量有机结合起来的新方案，并用GRIN Lens分别进行了成像实验和Stokes参量测量实验，获得很好的实验结果。在成功实现Stokes参量共焦显微的基础上，把这种新型的显微成像技术应用于生物组织的光学各向异性研究，研究发现，许多生物组织都具有很强的光学各向异性。实验结果表明，这种新型的Stokes参量共焦显微成像技术与传统的偏振显微成像技术相比，具有许多突出的优点，第一，Stokes参量成像法可以将空间结构的光强分布图像与偏振分布图像有效分离开来，从而获得单纯的偏振分布图像;第二，Stokes参量成像可以获得物体的偏振态分布图像，而不只是偏振态的某个投影的分布图像，图像信息更丰富;第三，可以获得样品内部的偏振信息，而不只是表面信息。