得益于激光的出现,二次谐波(SH)以其谐波信号原发、无能量吸收过程、灵敏度高、不易被干扰、生物友好等特性受到了极大的关注,因此被广泛应用于材料物性表征和生物医学成像等方面。长久以来对SH的研究主要集中在强度和相位方面,而对其偏振特性的研究稍显不足。同时,晶体在生长及加工过程中不可避免地存在残余双折射,从而降低了它的电光性能。本文的主要工作为针对铌酸锂(LN)晶体SH信号偏振态(SOP)的研究及残余双折射的影响方面的研究。本文的主要内容如下:(1)论文计算出,当晶体长度较短(20mm)时,铌酸锂晶体中e光与o光分开的角度小于3°(@532nm),它们的出射光线仍在激光光斑内,因此倍频光偏振问题依然存在。(2)以通光方向为z轴建立坐标系,推导得到了任意偏振态基频光入射下二次谐波光电场的表达式;进而给出了二次谐波的斯托克斯矢量表示;以常规o光偏振的基频光入射晶体为例,借助庞加莱球研究了晶体绕光轴旋转、晶体绕o光偏振方向旋转及晶体绕波矢方向旋转三种晶体旋转方式下二次谐波偏振态的演化。(3)设计了基于在线偏振控制器(PC)的短波长偏振态测量系统。充分考虑了测量系统中光纤耦合器对偏振态的影响,对等边三角形型1x3耦合器对偏振态的影响进行了分析;对在线偏振控制器的工作指标进行了分析和设计;并对可能存在的测量时延以及各支路功率均衡问题进行了讨论。(4)研究了LN晶体的残余双折射特性。结合四元数偏振光学理论,针对LN晶体的残余双折射进行了实验研究。并提出了一种残余双折射的补偿方式。研究结果表明:对于存在固有双折射的晶体,偏振主轴由固有双折射和残余双折射共同决定,但固有双折射对偏振主轴占主导地位,而残余双折射对偏振主轴的影响可以忽略。即对于加工和工艺合格的LN晶体,使用其进行电光调制时可以不考虑残余双折射的影响;由于双晶体的残余双折射矢量大小相等,方向相反,使用双晶体法理论上可完全抵消残余双折射的影响。