脆性材料光学冷加工过程中导致的亚表面缺陷是强激光系统中光学元件损伤的主要来源之一。研究亚表面缺陷的表征方法、分布规律及形成机制，进而减少或抑制在研磨、抛光等过程引起的亚表面缺陷是提高光学元器件激光损伤阈值的重要环节。对于高功率激光系统中镀制了各类薄膜的光学元件，由于基底与膜层的耦合作用，亚表面缺陷对基底和膜层系统的抗激光损伤能力的研究就更为复杂、也更为重要，对于推动强激光技术的进步具有重大的现实意义。本文围绕该领域内的一些核心问题，分别从以下几个方面开展了基础性研究:　　 通过实验分析了HF蚀刻和热处理对亚表面缺陷形貌或分布的影响，提出了两种新的亚表面缺陷表征方法:基于HF蚀刻的亚表面损伤层深度表征方法和基于热处理的抛光杂质检测方法。并综合利用HF蚀刻、热处理和磁流变抛光结合光学显微镜、光学轮廓仪、扫描电镜、原子力显微镜等表面观测仪器，对高功率激光系统中常用的熔石英、K9等光学基底的亚表面缺陷进行了表征，获得了目前加工条件下亚表面缺陷的分布状况，形成了一套综合的表征方法。　　 通过对研磨裂纹深度分布和影响因素的研究，加深了对研磨裂纹形成规律的认识，为优化研磨工艺参数，抑制亚表面损伤深度和提高加工效率提供了有用的指导。然后，利用蚀刻和热处理对不同工艺抛光的熔石英表面结构特征进行了表征，原子力显微形貌表明传统抛光表面存在着高密度纳米级微缺陷，这些微缺陷由纳米级微裂纹和纳米级颗粒状分布的抛光粉杂质所组成。在此研究基础上，提出了一套减少亚表面缺陷的光学加工方法，并取得了较好的实验结果。　　 分别研究了HF蚀刻、化学沥滤、和高温烘烤三种表面处理技术对熔石英激光损伤的影响，并通过改变工艺条件，寻找损伤阈值提高效果的最大化。利用化学沥滤技术，从实验上证实了亚表面裂纹，包括研磨裂纹和抛光微裂纹均对熔石英激光损伤生长阈值有严重的负面影响。　　 针对减反射和高反射两类典型的激光薄膜，研究了基底表面或亚表面缺陷对其抗激光损伤能力的影响。利用化学沥滤技术区分了再沉积层和亚表面损伤层的作用，第一次从实验上证实了基底亚表面裂纹对减反射膜抗激光损伤能力的负面影响;并根据熔石英抛光表面的烘烤现象，提出了亚表面缺陷影响减反射膜LIDT的耦合模型。