薄膜作为改善器件性能的重要途径,被广泛应用于现代光学、电子、医疗、能源、建材等技术领域。受薄膜制备工艺及生产环境影响,成品薄膜存在厚度分布不均、表面粗糙度大等问题,导致其光学及物理性能达不到设计要求,严重影响成品的性能及应用。随着薄膜生产技术的迅速发展,精准测量和科学评价薄膜特性作为研究热点,也引起产业界的高度重视。厚度作为关键指标直接影响薄膜工作特性,合理监控薄膜厚度对于及时调整生产工艺参数、降低加工成本、提高生产效率及企业竞争力等具有重要作用和深远意义。然而,对于市场份额占比最大的微米级工业薄膜,除要求测量系统不仅具有百纳米级的测量精度之外,还要求具备体积小、稳定性好的特点,以适应工业现场环境的在线检测需求。目前光学薄膜测厚方法仍无法兼顾高精度、轻小体积,以及合理的系统成本,而具备纳米级测量分辨力的商用薄膜测厚仪器往往价格昂贵、体积较大,且无法响应工业生产现场的在线测量需求。基于以上分析,本课题提出基于反射光谱原理的高精度工业薄膜厚度测量解决方案,研制小型化、低成本的薄膜厚度测量系统,并提出无需标定样品的高效稳定的膜厚计算算法。研发的系统可以实现微米级工业薄膜的厚度测量,在单层膜厚度测量中表现出良好性能。论文的主要研究内容如下:（1）针对微米级工业薄膜厚度测量,研究了基于宽光谱干涉的反射式法测量方法。根据薄膜干涉及光谱共聚焦原理,综合考虑成本、稳定性、体积等因素要求,研制了满足工业应用的小型薄膜厚度测量系统。（2）根据波长分辨下的薄膜反射干涉光谱模型,结合经典模态分解和非均匀傅里叶变换思想,提出了一种基于相位功率谱分析的膜厚解算算法,能有效利用全光谱数据准确提取相位变化,对由环境噪声带来的假频干扰,具有很好的抗干扰性。（3）通过对PVC标准厚度片,PCB板芯片膜层及锗基Si O2膜层的测量实验对系统性能进行了验证,结果表明测厚系统具有1～75μm厚度的测量量程,0.1μm.的测量不确定度。由于无需对焦,可在10 ms内完成单次测量,满足工业级测量高效便捷的应用要求。