薄膜在信息、生物、航空、航天、新能源等领域有着广泛的应用，薄膜样品的厚度、折射率、吸收系数等参数的测量，在光学薄膜的发展中占有十分重要的地位。椭圆偏振测量术（Ellipsometry，简称椭偏术）是通过分析光在被测样品上反射或透射前后偏振态的变化，来进行测量薄膜厚度与光学性质的技术。长期以来，消光法和光度法是用于薄膜样品测量的椭圆偏振测量仪（Ellipsometer，简称椭偏仪）采用的两种主要方法。这两种方法在实际应用中的主要缺点是测量速度慢，有转角误差，转动控制精度要求高。在诸如对功能薄膜生长时厚度的实时监控，光束偏振态的快速变化或使用脉冲激光器作光源的情况下，用传统的测量方式已无法适应测量的需要。因此，研究能快速获得偏振光偏振态的新型测量仪器并用于椭偏测厚技术中具有现实意义和实用价值。　　 斯托克斯表示法是偏振光的数学表述方法中的一种，斯托克斯参数可全面描述光束的偏振态，并且四个斯托斯参量都与光强有关，因此可以通过对光束强度的测量来确光束的偏振态。斯托克斯参数的测量方法大致可分为两类:一类是偏振光调制法，即在待测光路中引入起偏器和相位延迟器，通过旋转或者改变相位延迟对光强进行调制，然后通过傅里叶变换求得斯托克斯参数;另一类是振幅分割法，即把待测光束分为四束，用四个探测器同时完成四个斯托克斯参量的测量。显然第一种方法依然需要旋转光学元件或者用机械方法改变光束的相位延迟，适合对稳定连续光束的测量。但是这种方法对于震动过于敏感，也不能实现光束偏振态的实时测量。第二种方法没有转动部件，适合快速变化偏振态或脉冲光束偏振态的测量。　　 本文在原有的分振幅斯托克斯椭偏测量系统的基础上，针对其存在的问题，主要完成了如下工作:　　 1、综述了分振幅幅斯托克斯椭偏测量系统与技术的发展历史、现状及发展趋势;　　 2、介绍了描述光偏振态的几种典型的方法，突出强调了斯托克斯参量表示方法的普遍性与通用性;介绍了光在偏振光学系统中传播的矩阵运算理论;　　 3、根据椭圆偏振测量薄膜光学参数的基本原理，利用矩阵理论，推导了斯托克斯参量与薄膜椭偏参数（Ψ，△）的关系，得到它们的一般关系式;　　 4、从理论上对偏振分析测量模块进行了分析，定义了仪器矩阵评价矢量，得到偏振分析测量模块的优化设计条件，在此基础上重新设计了偏振分析测量模块;　　 5、在原位定标系统仪器矩阵过程中，考虑了不同标准片反射的不同光强并进行补偿，使定标得到的仪器矩阵更加准确和合理;阐述了多点定标法基本原理，并适当简化;　　 6、设计了自准直望远系统与定量升降样品平台，以适应不同厚度基片薄膜样品的测量。实验测量了样品平台的最佳调节范围;　　 7、对改进的斯托克斯椭偏测量系统进行实验测量与验证。实验表明:本系统测量的椭偏参数（Ψ，△）的重复性精度分别为0.02°、0.03°;光束斯托克斯参量的测量偏差为0.026，薄膜椭偏参数的测量结果与消光法的相关性高于98％;　　 8、从矩阵运算的角度，对系统的测量误差进行了研究，提出了斯托克斯参量测量误差的计算方法，并给予定量分析。