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光束偏振态的斯托克斯参数的精确快速测量在光学测量、薄膜及材料性质研究与光刻成像等许多领域有重要应用。偏光斯托克斯参数椭偏仪就是典型的应用，它具有测量速度快、测量精度高等特点。测量光偏振态斯托克斯参数的装置主要有:旋转元件的消光法和光度法装置及振幅分割法测量装置。其中消光法和光度法在应用中存在着测量速度慢、有转角误差、转动控制精度高等缺点。振幅分割法避免了这些缺点，能够实现快速变化偏振态或脉冲光束的实时测量。1982年美国学者R.M.A.Azzam设计了第一台利用振幅分割法测量光偏振的装置(DOAP)，没有任何转动部件或调制器，结构简单，但没有对其结构进行优化设计。实际研究表明: DOAP中的镀膜分光镜的设计参数是有一定要求的，这样，系统才到达最优化，测量精确度才最高，稳定性最好，样品适应性最强。因此，需要对分光器件进行特殊的镀膜或刻蚀处理，但造价昂贵且操作难度高，针对振幅分割法测量光偏振的装置存在的问题，本文提出了采用波片来优化偏振分析模块，建立了一套灵活多变的仪器矩阵分析理论体系，适用于各种不同椭偏参数的棱镜系统，并在此基础上搭建了新的测量系统，主要完成了如下工作: (1)介绍了椭圆偏振光的基本理论，综述了椭偏测量技术及其发展历程; (2)基于偏振光的理论与矩阵数学方法，对STOKES椭偏测量系统的仪器矩阵进行深入分析与研究。推导了椭偏测量系统（含波片）仪器矩阵的一般表达式及其行列式的一般表达式; (3)提出了最佳仪器矩阵的判断法:仪器矩阵行列式判断法与矩阵条件判断法，并从理论上证明了该方法的可行性。 (4)根据仪器矩阵行列式判断法，分析了不同波片方位角组合与位相延迟量组合对系统仪器矩阵行列式大小的影响，得到波片最佳位相差组合及波片最佳方位角组合，为设计优化的测量系统奠定基础; (5)在matlab界面设计中添加了光强因子变量，分析了该变量的波动对仪器矩阵行列式的影响。在原有LABVIEW采集系统的基础上进行了改进，实现了自动采集系统的椭偏参数与单层膜光学参数反演系统的实时连接。 (6)组建了优化后stokes椭偏测量系统，实验表明:该系统测量稳定可靠，有推广应用价值。 (7)分析了波片相位延迟偏差对最佳方位佳选取的影响，确定了最大偏差范围。