光谱椭偏仪是利用椭圆偏振术对透明薄膜进行无损测量的一种仪器，它是利用偏振光在薄膜上下表面的反射，通过菲涅耳公式得到光学参数和偏振态之间的关系来确定光学薄膜折射率和厚度。
光谱椭偏仪常用的光学元件有下列几种：
1、光源
椭偏仪的理想光源是强度稳定，从紫外到近红外整个波长范围内输出近似为常数，目前大多选用Xe或Hg-Xe灯是比较合理的，但是它在UV(低于260nm)强度较弱，而在880~1010nm具有很强的原子辐射谱线。也有采用激光作为光源，进行单色椭偏测量。
2、偏振器件
偏振器是椭偏仪重要的光学元件，理想的偏振器只能传递在一个方向偏振的光，而不能传递任何沿着它垂直方向偏振的光。偏振器能将任何偏振态的光变成线偏振光并定向于传输轴。格兰泰勒(方解石)偏振器射出光的偏振度达到百万分之一，波长范围为230~2200nm。
3、补偿器
亦是延滞器，它可以精确地作90°(或1/4波长)的延滞。补偿器可以由反折射薄片或抛光的斜方形晶体构成。该元件的精确延滞与光学调整和所用光的波长有关。有的椭偏测量系统利用能将线偏振光变成园偏振光的补偿器。特殊情况下，补偿器能简单地在两垂直的线偏振器之间引入位相延滞。旋转补偿器与旋转偏振器相结合能将非偏振光变成椭圆偏振光。
4、光束调制器
通常有几种，一种是机械调制器(斩波器)，可以实现光束强度简谐地调制为了随后的同步探测;另一种是电光或磁光调制器，用于光束强度(电光)或偏振态(磁光)的简谐扰动为了随后的同步探测，这种调制器一般难以标定和维护，对温度敏感并且相当昂贵。现在还有一种光弹型调制器用于椭偏仪中。
5、探测器
通常用于椭偏仪的探测器有三种，即光电倍增管、硅光电池和InGaAs，前者对偏振态敏感，后两种则不敏感，并且在很宽范围内对光束强度具有线性响应。此外，也有采用硅光二极管列阵作为探测器的。
