熔石英光学元件作为空间望远镜、激光惯性约束核聚变、高能激光武器等高精密光学系统的核心组件,在生产加工过程中因受力不均或引入杂质,会产生亚表面缺陷,直接影响高精密光学系统的成像质量和使用寿命等重要性能,因此对熔石英亚表面缺陷的检测和评估具有重大意义。然而,目前常用的检测方法无法对熔石英亚表面缺陷体积和三维轮廓进行检测,难以全面评估熔石英亚表面缺陷,本文开展了基于量子点荧光效应的熔石英亚表面缺陷重构技术研究,实现对熔石英光学元件亚表面缺陷体积和三维轮廓的检测。本文主要研究内容如下:（1）针对熔石英亚表面缺陷自发荧光弱,影响熔石英亚表面缺陷重构精度的问题。本文从熔石英亚表面缺陷形成机理入手,结合量子点荧光效应,分析了不同类型量子点荧光特性,确定了Cd Se/Zn S量子点作为熔石英亚表面缺陷的荧光标记物并对其进行了表征。根据表征结果,进一步分析了量子点标记熔石英亚表面缺陷原理,研究了3种典型磨料加工熔石英时,Cd Se/Zn S量子点对亚表面缺陷的标记效果。结果表明:使用Cd Se/Zn S量子点对不同粒径加工熔石英光学元件亚表面缺陷标记效果虽然存在差异,但均能提高其荧光强度,其中在精磨阶段标记效果最好,为准确获取熔石英亚表面缺陷切片图像奠定了基础。（2）由于受激光共聚焦显微镜成像视场小和激光强度弱的影响,采集熔石英亚表面缺陷切片图像速度慢和准确性差。因此本文基于量子点荧光效应显微成像原理,使用高功率激光器构建了熔石英亚表面缺陷定位系统。利用该系统对Cd Se/Zn S量子点高效激发,获取大视场下亚表面缺陷像素点坐标,实现了熔石英亚表面缺陷的准确定位。根据激光共焦显微成像原理,结合熔石英亚表面缺陷定位信息,利用激光共聚焦显微镜直接采集熔石英亚表面缺陷切片图像,减少了无效数据,提高了熔石英亚表面缺陷切片图像的采集速度和准确性。（3）针对熔石英切片图像中亚表面缺陷边缘模糊,影响熔石英亚表面缺陷重构效果的问题。本文分别分析了基于平均值和YUV编码的灰度化方法,中值、均值、双边和自适应双边的滤波方法,基于固定阈值和最大类间方差的二值化方法及基于Robert算子、Sobel算子、Prewitt算子、Log算子和Canny算子的边缘提取方法,在此基础上,提出了YUV编码法、自适应双边滤波、最大类间方差结合Canny算子的图像边缘提取方法。研究结果表明:本文提出的方法与基于Canny算子的边缘提取方法相比,补偿了亚表面缺陷边缘间断位置,解决了边缘模糊问题,并且切片图像峰值信噪比提高了17.5%,为熔石英亚表面缺陷重构提供了高质量图像。（4）针对传统Marching Cubes（MC）算法重构精度低和计算速度慢的问题,在传统MC算法基础上,构建了基于双渐近线判别法的拓扑表,将MC算法中15种拓扑结构扩充至21种,解决了二义性问题;使用黄金分割点法代替线性插值法计算三角面片顶点和法向量坐标,避免了体元棱边和顶点重复计算问题;利用拉普拉斯算法平滑重构模型,使模型更加形象,完成了传统MC算法的改进并对熔石英亚表面缺陷模型和实际采集的切片图像进行了重构。实验结果表明:本文改进的MC算法与Dividing Cubes算法相比重构速度提高了26%;与传统MC算法相比,体积和三维轮廓精确率增加了2%和2.3%,重构速度提高了5.7%;实现了对熔石英亚表面缺陷深度、体积和三维轮廓等信息的检测,为提高高精密光学系统的性能奠定了基础。