1808年，马吕斯发现了光的偏振现象，从此偏振光学成为光学学科的一个重要分支。 偏光器件是偏光信息处理和偏光技术应用的核心元件，晶体偏光棱镜以其较高的消光比、透射比和较强的抗光损伤能力得到了广泛的应用。特别是上个世纪60年代后，随着激光器的诞生，晶体偏光棱镜在激光偏光技术的应用中发挥了难以替代的重要作用。 目前，制作高性能偏光棱镜的最主要的原材料是冰洲石晶体。冰洲石是一种天然的单轴晶体，即无色、透明、纯净的光学方解石晶体，最早发现于冰岛，故取名为冰洲石；这种晶体较为稀有，价格昂贵。 负折射是随着左手材料的发展而提出的一个新概念。左手材料是1968年由前苏联科学家V． G． Veselago提出的，最近几年，左手材料的研究有了实质性的突破，对负折射的研究也有了较快的发展。单轴晶体中的负折射现象和左手材料中的负折射有着本质上的区别，它是单轴晶体的一种特殊属性。另外，单轴双折射晶体还具有呈现负反射现象的特殊属性。 本文基于单轴双折射晶体的负折射性质，设计了两种新型单元偏光分束棱镜。 全文主要包括以下几个部分： 第一章介绍了几种目前常用晶体偏光分束棱镜的一些特点，论述了本文所研究内容的实际意义。 第二章是左手材料、负折射、偏光棱镜的基本原理部分。阐述了左手材料和负折射的概念以及目前国际上的最新进展；介绍了单轴晶体中的负折射和负反射的原理，并给出了相应的推导；介绍了几种常用晶体偏光分束棱镜的工作原理，并分析了它们的优、缺点。 第三章和第四章是本文的核心部分、工作的重点，也是本论文的创新内容。 第三章给出了基于单轴双折射晶体负折射现象的两种新型单元晶体偏光分束棱镜设计思路，并进行了详细的理论分析。 在这一章中，首先提出了两种棱镜的设计思路，然后针对晶体中e光线不遵守一般折射公式的原理，利用由度规光学中光线的零测地方程导出的Fermat原理和坐标系平移方法，推导出了e光线由入射介质到单轴晶体、由晶体到出射介质以及在晶体界面上的内反射适用的折射和反射公式，这些公式奠定了棱镜设计和棱镜分束角计算分析的理论基础。 给出了分束效果类似洛匈棱镜的单元非常折射洛匈棱镜、分束效果类似沃拉斯顿棱镜的单元负折射偏光分束棱镜两种设计；得出了光通过两种棱镜后产生分束角的相关计算式，并作出了棱镜分束角随入射角、晶体光轴角、入射波长等变化的理论曲线和变化趋势。 第四章是对两种单元分束棱镜分束角的性能测试。 首先，根据设计制作了四只棱镜样品，其中三只为不同光轴角的单元非常折射洛匈棱镜，一只为45°光轴角的负折射偏光分束棱镜。利用0．5测角仪设计搭建了测试光路，使用633nm和532nm两种波长的激光对四只棱镜的分束角以及分束角随入射角的变化进行了测试。测试结果与计算值符合得较好。 分析表明：小的差别主要来源于棱镜加工中的角度误差。