随着现代学科的发展，越来越多的学科发生着交叉与融合，对于光学新器
件的材料常数以及尺寸快速且精确地测量成为了重点研究课题。椭偏测量技术
有着灵敏度高，精度高，不易损害材料，不容易受到干扰，对环境的要求低等
优点，因此广泛地运用于光学薄膜参数测量之中。虽然国内很重视椭偏测量技
术的研究，并且已经研制出了商业化的椭偏仪，不过在精确度上与世界先进水
平仍有差距。本文旨在提升双旋转补偿器式穆勒矩阵椭偏仪(DRC-MME)的测量
精度。从 DRC-MME 的测量原理出发，聚焦在在两个可以提升测量精度的方法，
分别是模型优化和配置优化。主要研究内容如下：
根据前人总结的高级参数模型，对 DRC-MME 的测量过程进行了高阶建模，
有效地优化了模型。优化后的模型相较于理想模型更能表现出椭偏仪中偏振光
的真实状态。由于高级参数引入了过多参数，在直通标定实验中高级参数之间
会出现冗余参数。本文对标定实验中的高级参数进行自由度分析，以滤去冗余
参数，简化 DRC-MME 模型。根据仿真与试验，精简后的模型在不丢失准确性
的前提下，可以大幅提升拟合速度，降低测量时间。
将 DRC-MME 系统的噪声分类成由散粒噪声、暗噪声、光源抖动噪声、电
机转动噪声等等组成。并根据各种噪声的方差与信号强度的关系，归纳了一个
二次型的模型。通过自制实验平台验证了二次型模型的正确性，并标定本实验
平台为一阶噪声受限的系统。
根据 DRC-MME 的测量原理，对测量结果的归一化傅里叶系数中的随机误
差进行分析，建立了误差传递模型。假设噪声中只含有一阶噪声，对误差传递
模型进行了简化，并根据实验平台进行了验证，证明了模型的正确性。误差传
递公式可以传递几个事实：归一化傅里叶系数的估计量是有偏估计，但是偏差
值在一般测量中可以忽略；一个搭建好的实验系统，测量精度和测量速度是一
组相互权衡的量，无法通过只增加采样点提高测量精度；提出了拟合过程中一
个更优的目标函数，新的函数可以将各个数据点的置信度考虑在内，提高测量
精度。
以误差传递模型为基础，考虑实际标定实验过程中总随机误差，对 DRC-MME 系统进行性能配置优化。在只考虑三种噪声存在的情况下，分别得到了各
自的最佳测量配置，并通过实验验证了上述结果。后续使用此最优配置对二氧
化硅薄膜展开了测量实验。实验结果显示，在不同的标称厚度下，100次重复测
量的一倍标准差不超过 6pm。
综上所述，本文针对 DRC-MME 的模型优化和配置优化展开分析，对这两
个优化过程进行了深入研究，并提出了提升精度的若干措施。这些研究成果将
进一步为我国椭偏仪技术的发展提供进一步的理论基础，提高我国精密测量领
域的整体水平。