本申请提供了一种基于同步参考光校正的椭偏测量系统，该系统中在起偏器之后设置有分光器，该分光器能够将起偏器出射的线偏振光分成不同方向的测量光和参考光，所述参考光照射到所述第二探测器，所述测量光沿着入射光束的方向经过待检测样品反射最终由第一探测器捕获，处理器可对所述第一探测器和所述第二探测器同步测量的光强进行收集和处理，由于参考光与测量光来自于同一方向的线偏振光，因此能够使用参考光来有效地实时校正光源强度波动，提高系统测量稳定性，从而实现了具备超高稳定度的椭偏测量系统。