熔石英因具有优良的力学、光学及稳定的化学特性,在高功率激光装置中被大量使用,熔石英光学元件的最大激光承载能力很大程度上决定了高功率激光装置的运行通量。然而,熔石英光学元件亚表面缺陷中的微裂纹在紫外激光辐照下容易引发损伤增长,导致元件脆性断裂,对熔石英元件的抗激光损伤能力影响很大,严重制约了元件的使用寿命和激光装置的高通量稳定运行。对熔石英元件表面施加适当的压应力,可以抑制其微裂纹的产生和扩展,抵消激光辐照所产生的部分热应力,是提升元件抗激光损伤能力的一种有效途径。本文从理论上研究了通过离子注入在熔石英表面形成同质应力膜的方法。首先采用蒙特卡罗方法（MC）对氧离子和氩离子分别注入熔石英的过程进行计算,分析了不同注入能量时离子射程及浓度分布、能量损失和熔石英靶材的辐照损伤。接下来采用有限元方法（FEM）,模拟了熔石英元件在冲击波作用下的裂纹扩展行为,分析了表面压应力对裂纹扩展的抑制作用。具体工作内容及研究结果如下:（1）研究了氧离子和氩离子以不同能量注入熔石英元件的离子射程及浓度分布、能量损失和熔石英的辐照损伤。SRIM计算结果显示,注入离子在熔石英中的浓度分布近似为高斯分布,最大浓度位于其平均投影射程处。注入能量越大,离子注入的深度越深,分布越宽,最大离子浓度降低。注入离子的大部分能量传递给了电子,少部分传递给声子,随着注入深度增加,传递给电子的能量在不断减小,而传递给声子的能量先增大后减小。反冲原子的大部分能量传递给了声子,少部分传递给电子,随着注入深度增加,传递给电子和声子的能量均是先增大后减小。离子注入会在熔石英表面产生辐照损伤,损伤的分布深度对应于离子在熔石英中的分布深度。离子注入能量越大,熔石英的损伤越严重。相同注入能量下,离子的质量越重,注入的深度越浅,熔石英的损伤越严重。（2）研究了熔石英元件在冲击波作用下的裂纹扩展行为,分析了不同强度、不同方向压应力对裂纹扩展的影响。ANSYS模拟结果显示,随着冲击波的持续加载,裂纹朝向冲击波的方向扩展,裂纹的总长度和宽度在不断增大,冲击波强度越强,裂尖处的等效应力越大,裂纹扩展越迅速。当在元件表面施加一定的压应力时,裂纹扩展受到抑制,压应力越大,裂尖的等效应力越小,裂纹扩展的速度越慢;与裂纹扩展方向相垂直的压应力能够更有效地抑制裂纹扩展。