穆勒矩阵偏振测量系统（Mueller-matrix polarimetry,MMP）是分析光学材料表面和亚表面应力的重要工具。但目前MMP基本上是台式仪器,结构复杂,操作繁琐,难以实现光学加工机床上的光学材料原位在线检测。针对这些问题,本论文研究了一种基于磁光旋转的紧凑型原位穆勒矩阵偏振测量系统和方法,采用磁光旋转的方法避免传统偏振测量系统中器件机械运动带来的误差,同时采用多态自校准方法,使该系统具有较高的重复性和稳定性,对光学材料原位在线的应力检测具有重要意义。本论文开展的工作主要如下:（一）提出了一种基于磁光旋转的紧凑原位MMP,通过测量穆勒矩阵来分析自由空间反射样品的偏振特性。详细介绍了产生偏振态和分析偏振态的过程,推导出系统产生的偏振态的表达式,给出了测量穆勒矩阵的算法。使用商用的液晶延迟器验证了测量相位延迟的准确性。重复测量平面镜表面的相位延迟,得到系统的可重复性为0.000227 rad,对应双折射光程差为±0.0560nm。（二）对提出的MMP系统性能进行了测试。首先测量了五种材料的相位延迟、偏振度和偏振相关损耗二维图。随后对玻璃制成的平面镜、载玻片和钢化玻璃的相位延迟进行了比较,结果表明该MMP系统可以检测到普通玻璃上的残余应力和钢化玻璃上的压应力,这在光学加工中非常有帮助。此外,利用该系统还测量了透明塑料片弯折前后相位延迟的变化以及载玻片表面的相位延迟随温度的变化,证明该系统可以有效地检测透明塑料片上由外力引起的双折射以及玻璃上由热应力引起的微小双折射。最后测量了透明镜头表面的相位延迟,结果表明MMP系统可以检测到镜头上的局部损坏。（三）分析了系统中的主要误差来源,提出了一种多态自校准的方法,并给出了自校准的理论和算法。通过实验验证了自校准的效果,测量了校准前后液晶延迟器的相位延迟随电压的变化,从测量结果可以看到自校准前测得的变化曲线与制造商的测试曲线有很大的偏差,而自校准后可以将偏差基本修正。