本发明公开了一种化学机械抛光的在线监测装置，设于抛光盘内，可随抛光盘转动，其包括光源；光学镜组，用于接收光源发出的光束，产生准直光束；反射单元，用于接收准直光束并将其反射形成入射光路；检测探头，设于抛光垫的通光窗口下方，其包括石英导光管和单芯光纤，石英导光管用于接收入射光路，并将其从检测探头靠近晶圆的一端出射，单芯光纤用于接收经过晶圆表面反射的出射光路；探测器，与单芯光纤连接，用于接收出射光路，以获取对应的光谱信息，确定晶圆抛光的终点。本发明从光源到检测探头的光源光路采用自由空间传播，从检测探头到探测器的信号光路采用光纤传播，两种光束的传播方式依靠检测探头的设计得以良好过渡，实现高精度检测。