一种用于根据外差光学信号获取相移信息的外差式反射计系统和方法，根据这些信号可以计算薄膜的深度。具有两个彼此正交、具有分离光学频率线性极化分量的线性极化光定向朝向薄膜，促使其中一个光学极化分量滞后于另一个分量，因为该分量在薄膜中的光学路径的增加。一对探测器分别接收从薄膜层反射的波束并且产生测量信号、以及入射到薄膜层之前的波束并且产生参考信号。测量信号和参考信号由鉴相器分析以获得相移。然后探测的相移供给厚度计算器以获得薄膜厚度结果。可以在外差式反射计系统中结合光栅干涉计，其中的光栅将反射的波束衍射到零阶和一阶带。