การวัดโพลาไรเซชันถูกนำมาใช้ในหลายสาขาของดาราศาสตร์เพื่อศึกษาลักษณะทางกายภาพของแหล่งกำเนิดต่างๆ รวมถึงนิวเคลียสดาราจักรที่ใช้งานอยู่และบลาซาร์ดาวเคราะห์นอกระบบก๊าซและฝุ่นในตัวกลางระหว่างดาวซู^{เปอร์}โนวาการระเบิดรังสีแกมมาการหมุนของดาวฤกษ์ [ ^{3 ]}สนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์จานเศษซาก การสะท้อนในดาวคู่^{[ 4 ]}และ รังสี พื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลการสังเกตการณ์การวัดโพลาไรเซชันทางดาราศาสตร์ดำเนินการได้ทั้งในรูปแบบการวัดโพลาไรเซชันแบบภาพ ซึ่งวัดโพลาไรเซชันเป็นฟังก์ชันของตำแหน่งในข้อมูลภาพ หรือการวัดโพลาไรเซชันแบบสเปกโทรโพลาไรเซชัน ซึ่งวัดโพลาไรเซชันเป็นฟังก์ชันของความยาวคลื่นของแสง หรือการวัดโพลาไรเซชันแบบช่องรับสัญญาณบรอดแบนด์

การวัดโพลาไรเซชัน ของเมทริกซ์มุลเลอร์ (MMP) ได้รับการศึกษาเพื่อการประยุกต์ใช้ในการถ่ายภาพทางการแพทย์ โดยใช้เพื่อจำแนกลักษณะโครงสร้างของเนื้อเยื่อโดยอาศัยปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงและสสารที่ขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชัน การศึกษาในระยะแรกแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการจำแนกลักษณะมะเร็งนอกร่างกายโดยใช้การถ่ายภาพโพลาไรเซชันของมุลเลอร์ เช่น ในเนื้อเยื่อลำไส้ใหญ่ของมนุษย์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความแตกต่างของโพลาไรเซชันมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยา^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

การศึกษาในภายหลังได้รวม การวัดโพ ลาไรเมตริกของเมทริกซ์ Muellerเข้ากับวิธีการเรียนรู้ของเครื่องสำหรับการแบ่งส่วนภาพและการระบุเนื้องอกในเนื้อเยื่อสมองมนุษย์นอกร่างกาย การศึกษารายงานว่าคุณลักษณะโพลาไรเมตริกที่ได้มาจากการแยกส่วน Lu-Chipman และการใช้ภาพเมทริกซ์ Mueller โดยตรงเป็นอินพุตให้กับเครือข่ายประสาทแบบคอนโวลูชันสามารถแยกแยะระหว่างเนื้อเยื่อที่เป็นเนื้องอกและเนื้อเยื่อปกติได้ ซึ่งอาจมีความเกี่ยวข้องกับการถ่ายภาพระหว่างการผ่าตัด^{[ 7 ]}

เมื่อวิเคราะห์ ข้อมูลโพลาไรเมตริก ของเมทริกซ์ Muellerโดยใช้วิธีการที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล เทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพภาพแบบดั้งเดิม เช่น การหมุนเชิงพื้นที่และการสะท้อน อาจละเมิดข้อจำกัดทางกายภาพของโพลาไรเซชัน ดังนั้นจึงมีการเสนอวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพที่คำนึงถึงฟิสิกส์ ซึ่งใช้การแปลงที่สอดคล้องกันทั้งกับเรขาคณิตของภาพและองค์ประกอบของเมทริกซ์ Mueller วิธีการดังกล่าวรักษาความถูกต้องทางกายภาพของข้อมูลที่เพิ่มประสิทธิภาพ และแสดงให้เห็นว่าช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการเรียนรู้เมื่อฝึกเครือข่ายประสาทเทียมเชิงลึกบนชุดข้อมูลโพลาไรเมตริกที่มีขนาดจำกัด^{[ 8 ]}

นักอัญมณีวิทยาใช้โพลาริสโคปเพื่อระบุคุณสมบัติต่างๆ ของอัญมณีที่กำลังตรวจสอบ การตรวจสอบที่ถูกต้องอาจต้องตรวจสอบอัญมณีในตำแหน่งและมุมต่างๆ^{[ 9 ]}โพลาริสโคปของนักอัญมณีวิทยาเป็นอุปกรณ์ที่วางในแนวตั้ง โดยปกติจะมีเลนส์โพลาไรซ์ สอง ตัววางซ้อนกันโดยมีช่องว่างอยู่ตรงกลาง แหล่งกำเนิดแสงถูกสร้างขึ้นในโพลาริสโคปใต้เลนส์โพลาไรซ์ตัวล่างและชี้ขึ้นด้านบน อัญมณีจะถูกวางไว้บนเลนส์ตัวล่างและสามารถตรวจสอบได้อย่างถูกต้องโดยการมองลงไปผ่านเลนส์ตัวบน ในการใช้งานโพลาริสโคป นักอัญมณีวิทยาอาจหมุนเลนส์โพลาไรซ์ด้วยมือเพื่อสังเกตลักษณะต่างๆ ของอัญมณี โพลาริสโคปใช้ตัวกรองโพลาไรซ์เพื่อเปิดเผยคุณสมบัติของอัญมณีเกี่ยวกับวิธีที่มันส่งผลต่อคลื่นแสงที่ผ่านเข้ามา

อาจใช้โพลาริสโคปเพื่อตรวจสอบลักษณะทางแสงของอัญมณีเป็นอันดับแรก และพิจารณาว่าเป็นการหักเหแสงแบบเดี่ยว (ไอโซโทรปิก) การหักเหแสงแบบคู่ที่ผิดปกติ (ไอโซโทรปิก) การหักเหแสงแบบคู่ (แอนิโซโทรปิก) หรือแบบรวมกลุ่ม หากหินมีการหักเหแสงแบบคู่และไม่ใช่แบบรวมกลุ่ม อาจใช้โพลาริสโคปเพื่อตรวจสอบรูปร่างทางแสงของอัญมณีเพิ่มเติม หรือพิจารณาว่าเป็นแบบแกนเดียวหรือสองแกน ขั้นตอนนี้อาจต้องใช้แว่นขยายหรือที่เรียกว่าโคโนสโคป^{[ 10 ]}สุดท้าย สามารถใช้โพลาริสโคปเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนสีตามทิศทางของสี (pleochroism)ของอัญมณีได้ แม้ว่าไดโครสโคปอาจเป็นที่ต้องการมากกว่าสำหรับวัตถุประสงค์นี้ เนื่องจากสามารถแสดงสีที่เปลี่ยนสีตามทิศทางของสีได้พร้อมกันเพื่อการระบุที่ง่ายขึ้น

ในปี พ.ศ. 2546 มีการรายงาน เกี่ยวกับ เครื่องถ่ายภาพสเปกโตรโพลาไรเมตริกแบบมองเห็นได้ใกล้รังสีอินฟราเรด (VNIR) พร้อมตัวกรองปรับได้แบบอะคูสโตออปติก (AOTF) ^{[ 11 ]}เครื่องถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมและสเปกโตรโพลาไรเมตริกเหล่านี้ทำงานในย่านรังสีที่ครอบคลุมตั้งแต่รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ไปจนถึงรังสีอินฟราเรดคลื่นยาว (LWIR) ใน AOTF ตัวแปลงสัญญาณ เพียโซอิเล็กทริกจะแปลงสัญญาณความถี่วิทยุ (RF) เป็น คลื่น อัลตราโซนิกจากนั้นคลื่นนี้จะเดินทางผ่านผลึกที่ติดอยู่กับตัวแปลงสัญญาณ และเมื่อเข้าสู่ตัวดูดซับเสียงก็จะเกิดการเลี้ยวเบน ความยาวคลื่นของลำแสงที่ได้สามารถปรับเปลี่ยนได้โดยการเปลี่ยนสัญญาณ RF เริ่มต้น^{[ 11 ]}การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม VNIR และ LWIR มีประสิทธิภาพดีกว่าอย่างสม่ำเสมอในฐานะเครื่องถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม^{[ 12 ]}เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาที่ห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพบกสหรัฐฯ^{[ 11 ]}

นักวิจัยรายงานข้อมูลระบบอินฟราเรดใกล้ที่มองเห็นได้ (VISNIR) (.4-.9 ไมโครเมตร) ซึ่งต้องใช้สัญญาณ RF ที่มีกำลังต่ำกว่า 1 วัตต์ ข้อมูลการทดลองที่รายงานระบุว่าลายเซ็นโพลาไรเมตริกมีลักษณะเฉพาะสำหรับสิ่งของที่มนุษย์สร้างขึ้นและไม่พบในวัตถุธรรมชาติ นักวิจัยระบุว่าระบบคู่ที่รวบรวมข้อมูลทั้งไฮเปอร์สเปกตรัมและสเปกโตรโพลาไรเมตริกเป็นข้อได้เปรียบในการสร้างภาพสำหรับการติดตามเป้าหมาย^{[ 11 ]}

การถ่ายภาพและการตรวจจับอินฟราเรดแบบโพลาไรเมตริกยังสามารถเน้นและแยกแยะคุณลักษณะต่างๆ ในฉากและให้ลายเซ็นเฉพาะของวัตถุต่างๆ ได้ โครงสร้างโลหะชิปนาโนพลาสมอนิกสำหรับการตรวจจับแบบโพลาไรเมตริกในย่านความถี่คู่ของอินฟราเรดคลื่นกลางและคลื่นยาวสามารถให้ลักษณะเฉพาะเกี่ยวกับวัสดุ วัตถุ และพื้นผิวที่ตรวจจับได้แตกต่างกัน^{[ 13 ]}