椭圆偏振光是指光的电场方向或光矢量末端在垂直于传播方向的平面上描绘出的轨迹。当两个相互垂直的振动同时作用于一点时，若它们的频率相同并且有固定的位相差，则该点的合成振动的轨迹一般呈椭圆形。

在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个椭圆轨迹，这种光称为椭圆偏振光。迎着光线方向看，凡电矢量顺时针旋转的称右旋椭圆偏振光，凡逆时针旋转的称左旋椭圆偏振光。椭圆偏振光中的旋转电矢量是由两个频率相同、振动方向互相垂直、有固定相位差的电矢量振动合成的结果。

为便于产生和分析各种椭圆偏振光，还需要有其他种产生椭圆偏振光的光学元件，巴俾涅补偿器和索累补偿器是其中最常见的两种。

（1）巴俾涅补偿器

巴俾涅补偿器是由光轴相互垂直的两块石英楔形板组成的复合棱镜，其中楔形板的折射角α很小。当线偏振光垂直地射入补偿器时，在上楔板内，线偏振光分解为o光和e光两部分，它们沿着同一方向传播，o、e两光的位相差δ1取决于它们在上楔板中所穿过的晶体厚度d1，但是在下楔板内，由于上、下两楔板的晶体光轴相互垂直，所以在上楔板内的o光和e光进入下楔板内就分别变成了e光和o光，它们间的位相差δ2取决于它们在下楔板内穿过的晶体厚度d2。

在巴俾涅补偿器内，当偏振光在两楔的中央穿过d1=d2，则自补偿器出射的o光和e光之间位相差为零。当偏振光在上楔板中穿过的晶体厚度d1与在下楔板中穿过的晶体厚度d2不同时，则两光间产生一定的位相差。所以随着光通过楔板的不同水平位置，就能得到不同的位相差，也就是得到不同的椭圆偏振光。显然，为了使光束截面上各点的位相差相同，这种补偿器必须使用极细的光束,这是它的缺点。为了克服这一缺点，可以采用索累补偿器。

（2）索累补偿器

索累补偿器是由两个光轴平行的石英楔板和一个光轴垂直于两楔板光轴的石英平行平面板组成的复合棱镜。上楔板可由微动螺旋使其本身作平行的移动。当上楔板这样移动时，两楔板的总厚度可连续改变。当两楔板的总厚度等于下面石英平行平面板的厚度时，穿过补偿器的o光和e光之间位相差为零。由改变两楔板总厚度与石英平行平面板厚度之差即可得到较宽截面上有相同位相差的光束。

设线偏振光正入射到波片上，振动方向与光轴成θ角，入射光被分成o光（沿y轴，初相位为φy），和e光（沿x轴，初相位为φx）。

o光和e光从波片出射后：有恒定的相位差，传播速度相同。

两线偏振光的波动方程为：

合成波的波动方程为：

电矢量E作周期性的运动，与有相同的周期w。

由的式子消除t得到关于的方程，即为电矢量E的矢端轨迹方程：

变换形式得到椭圆的一般方程：

结论：电矢量E的矢端轨迹为椭圆-椭圆偏振光。

边长为的矩形，椭圆与其内切：

椭圆的形状与和有关，分析几种特殊情形：

（1），或的整数倍；

则

此为直线方程，一三象限的对角线。

（2）的半整数倍，例

则

此为直线方程，二四象限的对角线。

（3）的奇数倍，例

此为标准椭圆方程，主轴与坐标轴重合。

若，则电矢量E的矢端轨迹为圆-圆偏振光。