偏振是光波的一个重要性质，在材料科学、光学、光工程学、通讯学和天文学等领域中，光偏振的测量具有十分重要的意义。斯托克斯参数（Stokes Parameters）可全面描述光束的偏振态和光强度，因此通过对斯托克斯参数的测量，即可确定光束的偏振态，进而确定样品的椭偏参数（ψ，△）和折射率与厚度（n，d）等。目前，新型功能薄膜材料的研究十分活跃，薄膜样品的厚度、折射率等参数的快速测量，以及薄膜生长过程中的膜厚与折射率的实时监测，是高质量纳米级薄膜生产和研究中的关键技术。　　 在过去的二十多年里，国外研究人员在偏振态测量这一领域内，在理论和应用方面做了大量工作，取得很大进展。仅是基于斯托克斯参数测量的方法就提出了十多种甚至更多，并且已将部分装置应用于实际领域。目前，国内对它的研究相对较少。国外的一些厂商，如美国的Gaertnerscientific公司，已经开始推出商品化的基于斯托克斯参数测量原理的椭偏测厚仪应用于薄膜厚度和折射率测量。但我国国内还未见有基于斯托克斯参数测量原理的椭偏测厚仪研制的报道。　　 目前国内外椭偏测厚仪主要采用消光法或光度法的原理。这两种方法均要偏振器件绕光轴转动，对光束进行消光或光度调制，从而获得光束的偏振态。虽然技术水平不断提高，但基于这两各方法的测厚仪测量速度慢，有转角误差，转动控制精度要求高。因此，对于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，用传统的测量方式则无法快速测量，不能适应测量的需求。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。　　 基于此，本课题成功研制新型的基于斯托克斯参数测量的快速椭偏测厚仪。斯托克斯参数的测量按原理大体可分为偏光调制法和采用波前分割或振幅分割的方法。在此，引用分振幅法将经过样品反射的入射光经过分束分成四道光束，通过多信号通道同时探测各通道光强值，可快速地测量出描述待测光偏振态的全部斯托克斯参数。再通过对入射光斯托克斯参数前后变化的计算，可得到样品的折射率和厚度等相关信息。它具有测量速度快、结构紧凑、安装简单和操作方便等优点，可用于在线实时研究材料的物理化学性质及其变化。经测量，该仪器达到如下性能指标：四个斯托克斯参数测量值与理论值的最大绝对偏差<0.040；平均偏差<0.022；实验相对误差<0.01；单次光强测量时间≥75ms。　　 针对本课题开展的主要工作，本论文主要从以下几个方面行了论述：第一章主要介绍斯托克斯参数测量及椭偏测厚仪的国内外研究现状，指出本课题所具有的重要意义和应用，并简要概括自己的工作重点和创新点。在第二章中，全面论述了偏振光及偏振态的描述方法及椭圆偏振测厚原理和方法。并突出强调斯托克斯矢量表示法的普遍性和重要性。第三章是本文重点，系统论证了基于斯托克斯参数测量的椭偏测厚仪的相关理论及原理推导，并重新设计了光路，然后从系统框架设计、硬件选型及装配、软件功能及设计等几方面论述了仪器的设计与研制。第四章中，介绍了对系统几个重要性能进行的测试，并重点介绍了系统定标的相关理论、方法和过程。第五章对系统可能存在的误差进行分析，并用样机对实际样品进行相关测量，标定仪器性能。