薄膜应力是影响光学元器件甚至整个光学系统性能及可靠性的重要因素。薄膜应力过大会明显地改变薄膜的机械性能，引起其基底弯曲，导致薄膜出现裂纹或者从衬底上剥落。对于一些精密光学系统，薄膜元件面形变化会导致传输光束的波前发生畸变，使光束质量变差。通过对薄膜应力的研究，可以改善薄膜性能，提高薄膜生产的成品率。对激光薄膜来讲，可以进一步了解溥膜的破坏机理，进而达到改善薄膜抗损伤性能的目的。传统的对薄膜应力的研究过程中未考虑基底预应力的作用。镀膜机真空室内基底的自重变形以及烘烤中温度不均匀性引起的热变形对最终的薄膜-基底系统的面形有重要的影响。　　 本论文利用有限元方法研究了基底自重变形和热变形的发展规律和尺寸效应，并做了初步的基底预应力状态下薄膜应力的有限元分析。　　 首先研究了基底的自重变形随支撑角度、基底厚度、基底直径的发展规律，结果表明，在所选条件下，当倾角α=0°时，总自重变形量为10-7m的量级，随着α的增大，总变形量呈减小的趋势。从0°到30°之间，自重变形量变化趋势缓慢；从30°到60°之间，自重变形量变化较快。α=60°时，自重变形量减小为α=0°时的一半。对各个方向变形量分析结果表明，δz是总变形量的主要组成部分，随着α的增大，δy增大而δx、δz减小，在α=60°时，δy与δz处于同一数量级，但数值上仅为δz的几分之一，而δx与δy相比小一个数量级。随着基底厚度的减小或基底直径的增加，自重变形量呈增大趋势。与BK7玻璃基底相比，熔融石英基底的自重变形量略大，这是由于两种材料弹性模量、泊松比和密度三方面的差异引起的。　　 然后研究了基底轴向温度梯度下热应力变形及其尺寸效应，计算了不同温度梯度、不同直径、不同厚度圆片基底的热变形的P—V值。分析结果表明，基底热变形量与轴向温度梯度呈现线性关系；温度梯度恒定的情况下，随着基底厚度的增加，热变形量呈增大趋势，但变化程度比较小：温度梯度恒定时，基底热变形量与基底直径的平方成正比。熔融石英基底的热变形量远小于BK7玻璃基底，主要是由于熔融石英材料的热膨胀系数远小于BK7玻璃。　　 最后综合基底的自重变形和热变形，对基底做了热弹性分析。考虑引起基底预应力的因素去除之后基底的弹性恢复过程，对基底预应力与薄膜应力做了初步的有限元顺序耦合分析。分析结果表明，基底的自重变形与热变形的综合作用是二者线性叠加的结果。同时，在现有的薄膜应力近似情况下，由于所做的有限元分析属于顺序耦合过程，得到的基底预应力与薄膜应力的耦合也是线性的。　　 本论文主要研究目的是分析基底预应力的产生因素及其发展规律，并对基底预应力和薄膜应力的耦合做了初步分析，对于探索薄膜-基底面形的影响因素进而控制面形变化有着重要意义。