橢圓偏振技術是一種研究薄膜介電特性（復折射率或介電函數）的光學技術。 橢圓偏振技術測量偏振在反射或透射時的變化，并將其與模型進行比較。

可用于表征成分、粗糙度、厚度（深度）、結晶性質、摻雜濃度、導電率等材料特性。 它對與被研究材料相互作用的入射輻射的光學響應變化非常敏感。

大多數薄膜分析實驗室都可以找到光譜橢偏儀。 橢圓偏振技術也越來越引起生物學和醫學等其他學科研究人員的興趣。 這些領域對該技術提出了新的挑戰，例如不穩定液體表面的測量和顯微成像。

橢圓偏振法的名稱源于使用橢圓偏振光的事實。 術語光譜涉及這樣一個事實，即獲得的信息是光的波長或能量（光譜）的函數。 至少自 1888 年以來，保羅·德魯德 (Paul Drude) 的工作就已為人所知，并且如今有許多應用。

xxx次記錄使用術語橢圓測量是在 1945 年。

測得的信號是入射輻射（處于已知狀態）與感興趣的材料結構（反射、吸收、散射或透射）相互作用時的偏振變化。 極化變化由振幅比 Ψ 和相位差 Δ（定義如下）量化。 由于信號取決于厚度和材料特性，因此橢圓光度法可以成為一種通用工具，用于非接觸式測定各種薄膜的厚度和光學常數。

通過分析光的偏振變化，橢圓光度法可以得出比探測光本身波長更薄的層的信息，甚至可以薄到單個原子層。 橢圓偏振技術可以探測復雜的折射率或介電函數張量，從而可以訪問上面列出的基本物理參數。 它通常用于表征單層或復雜多層堆疊的薄膜厚度，范圍從幾埃或十分之一納米到幾微米，精度極佳。

通常，橢圓測量僅在反射設置中完成。 偏振變化的確切性質由樣品的特性（厚度、復折射率或介電函數張量）決定。 盡管光學技術本質上是受衍射限制的，但橢圓偏光法利用相位信息（偏振態），并且可以實現亞納米分辨率。 在其最簡單的形式中，該技術適用于厚度小于一納米到幾微米的薄膜。 大多數模型都假設樣本由少量離散的、定義明確的層組成，這些層在光學上是均勻且各向同性的。 違反這些假設需要更高級的技術變體（見下文）。

應用浸入法或多角橢圓偏光法來確定具有粗糙樣品表面或存在不均勻介質的材料的光學常數。 新的方法允許使用反射橢圓光度法來測量梯度元素的物理和技術特性，以防光學細節的表面層不均勻。

電磁輻射由光源發射并由偏振器線性偏振。 它可以通過一個可選的補償器（延遲器、四分之一波片）并落到樣品上。 反射后，輻射通過補償器（可選）和第二個偏振器（稱為分析器）并落入檢測器。 一些橢圓計在入射光束的路徑中使用相位調制器而不是補償器。 橢圓偏振技術是一種鏡面光學技術（入射角等于反射角）。 入射光束和反射光束跨越入射平面。 平行于該平面偏振的光稱為 p 偏振光。 垂直的偏振方向被稱為s偏振(s-polarised)，相應地。 s 來自德語 senkrecht（垂直）。

橢圓偏振技術測量系統的復反射比 ρ {\displaystyle \rho }，它可以通過振幅分量 Ψ {\displaystyle \Psi } 和相位差 Δ {\displaystyle \Delta 來參數化 } 。 入射到樣品上的光的偏振態可以分解為 s 和 p 分量（s 分量垂直于入射平面并平行于樣品表面振蕩，p 分量平行于入射平面振蕩 ). 反射后 s 和 p 分量的振幅。