ミュラー行列分光偏光解析器は、より一般的なミュラー・ストークス形式主義に基づいている。入射光の偏光状態（偏光器と可変偏光状態発生器で実現）を系統的に変化させ、4つのストークスパラメータからなる反射または透過光偏光状態（検波器と偏光状態解析器で実現）を正確に測定することにより、4 x 4のミュラー行列Mを構築した。この行列は入射偏光光光に対するサンプルのすべての変化（強度、偏光度、偏光方向、楕円率など）を完全に記述し、遠超ΨとΔの豊富な情報を含み、特に異方性、粗さ、パターン化構造、または偏光解消効果を持つ分析に適している複雑なサンプル。
典型的なミュラー行列分光偏光解析器セットは主に以下のいくつかのキーサブシステムから構成され、それらは協同して動作し、精密な光学測定チェーンを形成する：
1.光源とスペクトル発生システム
これは測定の起点であり、システム全体に広い波長範囲の入射光を提供する。
光源：通常、高輝度、広いスペクトルのハロゲンタングステンランプまたはキセノンランプを使用する。特定の用途では、レーザーまたはLEDアレイを使用することもできます。光源の安定性とスペクトル連続性は極めて重要である。
モノクロメータ/分光計：回転解析器/補償器型またはイメージング型システムでは、モノクロメータを使用して広いスペクトル光を分散し、特定の波長を選択して測定することが多い。一方、フーリエ変換型またはアレイ検出器に基づくシステムでは、分光計を用いて複数の波長を同時に検出する。現代では後者を多用し、広帯域光源と高感度アレイ検出器を組み合わせて高速スペクトル走査を実現する。
コリメートとフォーカス光学：レンズ、ミラーなどを含み、光源から発せられる光を平行光束にコリメートし、サンプル表面の測定点に正確にフォーカスし、スポットの大きさと入射角の制御性を確保する。
2.偏光状態発生器
既知で正確に制御可能な一連の入射偏光状態を生成する責任がある。
偏光子：通常は固定された直線偏光板であり、光源から発せられる非偏光光を特定の方向の直線偏光に変換し、後続の変調の基準とする。
可変偏光状態発生素子：これはPSGのコアであり、偏光子が発生する直線偏光に基づいて、その配向角及び/又は位相遅延を変化させることにより、必要な任意の偏光状態（直線偏光、円偏光、楕円偏光）を生成するために使用される。一般的なテクノロジーは次のとおりです。
回転補償器：固定波長板（通常は1/4波長板）と高速回転補償器（他の波長板）を使用します。
回転偏光子/解析器：偏光子および/または偏光子を回転させることにより偏光方向を変更する。構造は比較的簡単だが、測定速度は遅い。
光電変調器：圧電効果を利用して波長板の位相遅延を迅速に変調し、高速、移動部品のない偏光状態変調を実現するが、コストが高く、スペクトル範囲が制限される可能性がある。
液晶可変遅延器：電圧制御液晶分子の配向によって位相遅延を変化させ、静的、移動部品のない偏光状態制御を実現でき、柔軟性が高いが、応答速度とスペクトル範囲は最適化する必要がある。
3.サンプル台と角度制御
試料台は光と試料が相互作用する場所であり、その精度は測定結果に直接影響する。
精密サンプル台：安定なプラットフォーム配置サンプルを提供し、通常XYZ三次元並進調節を備え、測定スポット精がサンプル特定領域に位置することを確保する。
角度制御機構：重要なのは入射角調整です。通常、情報量を増やし、フィッティング精度を高めるために、複数の入射角で測定が行われます。
環境制御（オプション）：異なる環境下におけるサンプルの動的変化を研究するために、温度制御、真空または雰囲気制御チャンバを統合することができる。
4.偏光状態解析器
サンプルから反射（または透過）して戻ってくる光の完全偏光状態の正確な測定に責任を負う。
偏光検出器：偏光発生器と同様に、通常は直線偏光板である。
可変偏光状態解析素子：異なる偏光成分を解析するために使用される。高速回転と同期検出により、反射光の4つのStokesパラメータを調整することができます。
イメージングシステム：試料表面の偏光情報を2次元アレイ検出器に投影し、空間分解のミュラー行列測定を実現する。
5.プローブシステム
光信号を処理可能な電気信号に変換する。
検出器：スペクトル範囲に応じて選択します。高感度、低ノイズ、広いダイナミックレンジ、良好な線形応答が必要です。
信号処理と収集：増幅器、アナログデジタル変換器（ADC）と高速データ収集カードを含む。回転要素システムでは、エンコーダ信号などの正確な同期信号がデータ収集をトリガし、回転周期の角度位置ごとに光強度を正確に記録できるようにする必要があります。
6.制御とデータ処理システム
コンピュータと制御ソフトウェア：光源、回転機構（速度、位置）、検出器収集、試料台移動などのすべてのハードウェアを制御する。測定シーケンスを実行し、リアルタイムでデータを監視します。
データ処理とモデリングソフトウェア：収集された元の光強度データは、複雑なアルゴリズムを経てミュラー行列要素を逆演出する。次に、ユーザーはサンプルの物理光学モデルを構築し、ソフトウェアはフィッティングによって計算されたミュラー行列と測定によって得られたミュラー行列を作成し、モデルパラメータ（厚さ、n、k、粗さ、結晶軸配向など）を逆演出し、フィッティングメリットを評価する。