光譜橢偏儀是利用橢圓偏振術對透明薄膜進行無損測量的一種儀器，它是利用偏振光在薄膜上下表面的反射，通過菲涅耳公式得到光學參數和偏振態之間的關系來確定光學薄膜折射率和厚度。
光譜橢偏儀常用的光學元件有下列幾種：
1、光源
橢偏儀的理想光源是強度穩定，從紫外到近紅外整個波長范圍內輸出近似為常數，目前大多選用Xe或Hg-Xe燈是比較合理的，但是它在UV(低于260nm)強度較弱，而在880~1010nm具有很強的原子輻射譜線。也有采用激光作為光源，進行單色橢偏測量。
2、偏振器件
偏振器是橢偏儀重要的光學元件，理想的偏振器只能傳遞在一個方向偏振的光，而不能傳遞任何沿著它垂直方向偏振的光。偏振器能將任何偏振態的光變成線偏振光并定向于傳輸軸。格蘭泰勒(方解石)偏振器射出光的偏振度達到百萬分之一，波長范圍為230~2200nm。
3、補償器
亦是延滯器，它可以精確地作90°(或1/4波長)的延滯。補償器可以由反折射薄片或拋光的斜方形晶體構成。該元件的精確延滯與光學調整和所用光的波長有關。有的橢偏測量系統利用能將線偏振光變成園偏振光的補償器。特殊情況下，補償器能簡單地在兩垂直的線偏振器之間引入位相延滯。旋轉補償器與旋轉偏振器相結合能將非偏振光變成橢圓偏振光。
4、光束調制器
通常有幾種，一種是機械調制器(斬波器)，可以實現光束強度簡諧地調制為了隨后的同步探測;另一種是電光或磁光調制器，用于光束強度(電光)或偏振態(磁光)的簡諧擾動為了隨后的同步探測，這種調制器一般難以標定和維護，對溫度敏感并且相當昂貴。現在還有一種光彈型調制器用于橢偏儀中。
5、探測器
通常用于橢偏儀的探測器有三種，即光電倍增管、硅光電池和InGaAs，前者對偏振態敏感，后兩種則不敏感，并且在很寬范圍內對光束強度具有線性響應。此外，也有采用硅光二極管列陣作為探測器的。
