本发明提出了一种光测量装置、方法及光声膜厚测量装置，装置包括：至少一个泵浦光源，以一定角度发射激励源光束；光束偏振态调控模块，用于将所述激励源光束调控为非线性偏振状态光束，以使待测对象接收所述非线性偏振状态光束的表面产生至少一形变区域；所述形变区域对应所述非线性偏振状态获得形变幅度增强，所述形变幅度增强为所述形变区域的表面平均梯度增大。采用不同偏振态泵浦激光可以在探测表面产生形变量大的鼓包以提高探测灵敏度以及提高信噪比，其中形变量更大，探测光所携带的反射信息中关于角度和光程对应的时间信息都能够获得放大，从而提高探测灵敏度和信噪比。