微纳光学器件包括偏振延迟器,偏振旋转器,偏振分离器等在光学偏振态制备和操控方面的应用备受关注,已成为光通讯和集成光学领域研究热点。然而,大尺寸,低偏振转换效率及不稳定性等问题也随之而来。因此,在保证高的偏振转换效率前提下,如何实现尺寸小且稳定性高的偏振器件具有重要的理论和实际意义。本论文主要基于耦合波方程的光学类比,利用量子光学中的量子绝热捷径技术,设计新型的光学偏振器件,用以缩小器件的尺寸,实现光偏振态的有效制备和操控,并且针对系统误差和微扰进行最优化设计。取得的具体成果如下:1、基于晶体的旋光性和双折射效应,利用量子无摩擦动力学方法,研究小尺寸且高转换效率的偏振延迟器。根据量子光学类比,通过量子无摩擦动力学方法设计辅助作用量,缩短偏振器件的尺寸。并采用幺正变换得到了相应的调控方案,最终实现了高保真度的小型光偏振器件。2、基于Lewis-Riesenfeld量子不变量的反控制方法,研究高效的周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体偏振旋转器。利用反控制方法设计出驱动电场和晶体周期,实现了该器件中任意偏振态的快速控制,并结合含时微扰理论针对波长和电场等误差进行最优化设计,提高了器件的稳定性。同时,利用单变量反控制法设计驱动电场,提出了另一种实验上易操作的快速PPLN晶体偏振旋转器。