本研究课题的主要目的是表征衍射极限可见同步辐射光的偏振特性和空间相干性;利用这两个特性,通过设计双缝干涉仪,来测量电子束流的横向尺寸。针对斯坦福同步辐射光源产生的衍射极限可见同步辐射光,首先对它的偏振特性进行研究,为诊断光束线光路的设计提供理论和实验依据,另一方面为它的空间相干性研究提供前提条件。对这两个特性开展研究的目的也是为了测量电子束流的横向尺寸和旋转角度。本研究课题的创新点在于(1)开发了一种连续扫描的数据采集系统,为准确、高效表征光的偏振特性提供重要的工具;(2)定量地确定了光路中的铑(Rh)和铝(Al)反射镜对同步辐射光的偏振状态具体影响,并建立了同步辐射光传播到实验站后,其偏振状态的模型;(3)以庞加莱球(Poincare sphere)的方法,详细而全面地比较了偏振状态的模型与实验测量结果;(4)首次设计并使用旋转双缝干涉仪来测量衍射极限可见同步辐射光在空间不同方向上的相干度,在测量相干度的基础上计算出电子束流的横向尺寸和旋转角度。为了表征衍射极限可见同步辐射光的偏振特性,开发了一种连续扫描系统来准确、高效地测量衍射极限可见同步辐射光的强度。在光的强度测量基础上获得了斯托克斯参数(Stokes’ parameters),进而可以确定光的偏振状态。此外,建立了光的偏振状态理论模型,即光源点处,以及光传播到实验站后偏振状态的理论模型。为了清晰而全面地比较偏振特性的实验测量结果与理论模型,将斯托克斯参数以庞加莱球(Poincare sphere)的方法表示。偏振特性的研究结果表明:传输光路中的铑(Rh)薄膜反射镜对于σ和π偏振光的幅值以及两者之间的相位差有显著的影响。在庞加莱球上可以看出,实际测量的衍射极限可见同步辐射光的偏振状态与理论模型有很好的一致性,该模型的建立是基于理论上的σ偏振光与π偏振光的幅值和光经过Rh薄膜反射镜之后发生的实际相位变化值。为了表征衍射极限可见同步辐射光的空间相干性,以及在此基础上测量电子束流的横向尺寸,本论文详细推导了双缝干涉仪测量电子束流横向轮廓尺寸以及旋转角度的理论原理(即Van-Cittert Zernike theorem)。该理论核心内容为空间相干度随空间频率的变化函数是非相干光源强度分布的傅里叶变换。实验研究方面,分别设计了水平和竖直双缝干涉仪来测量可见同步辐射光的空间相干度随空间频率(双缝间距)的变化过程。首次设计了旋转双缝干涉仪,并使用它测量了衍射极限可见同步辐射光的空间相干度随双缝旋转角度的变化,进而获得了电子束流的整个横向截面轮廓尺寸。空间相干性研究结果表明旋转双缝干涉仪不仅可以测量储存环中电子束流在各个方向的横向尺寸,还可以测量出电子束流的旋转角度,为加速器物理的研究提供重要的诊断工具。