光学薄膜是激光系统的重要元件，其损伤阈值高低会影响到激光器件的发展。研究光学薄膜的激光损伤机制，对激光向高功率方向发展非常重要。本文针对激光与光学薄膜的相互作用，分析已有实验结果和理论模型，研究了激光作用下光学薄膜的损伤机理与过程。全文内容覆盖了从长脉冲(纳秒)到超短脉冲(飞秒)激光的作用，详细分析了长脉冲、短脉冲、超短脉冲激光诱导薄膜损伤的机制与过程。对长脉冲激光作用的论述以损伤过程为重点进行，从激光电场在薄膜中的建立、薄膜吸收激光能量而升温，到(热)力学作用过程、最终导致薄膜损伤。而对短脉冲、超短脉冲激光作用的论述以薄膜中电子的产生机制和电子密度及能量的演化过程为重点进行。针对不同脉宽激光作用的不同阶段，提出了不同的分析模型，具体来说主要有以下几个方面：　　 激光作用于薄膜产生的热作用是薄膜损伤的基础，在激光损伤机制和过程的分析中，薄膜中温度分布的计算非常重要，温度分布计算的合理性影响到后续力学过程分析的可信度。在长脉冲、低功率密度激光作用的情况下，薄膜损伤主要是由于杂质强吸收引起的。现有理论在计算杂质以及其附近薄膜基体的温度分布时，忽略了薄膜基体的吸收，同时，杂质吸收的非线性效应一般也被忽略了。本文在这些方面做了改进，尤其是给出了非线性吸收系数的物理意义，使得由理论计算得到的温度分布更加合理，这可以在解释薄膜破斑尺寸上得到体现。　　 在分析长脉冲激光下的薄膜损伤机理时，力学作用效应是不可忽略的，通常，热力耦合是激光辐照薄膜损伤时的主导机制。本文提出了杂质诱导相变热力耦合损伤模型，分析了激光作用时薄膜中的应力分布以及其演化情况。理清了从薄膜中激光电场的建立到薄膜损伤发生的全部发展过程。　　 长脉冲激光作用时，缺陷或杂质吸收主导损伤，损伤具有概率性。根据杂质殳收的激光能量是否能够全部保存在薄膜体内，将杂质分为表面杂质和体杂质两(冲)。对于表面杂质，主要是通过热作用诱导薄膜损伤，而体杂质诱导薄膜损伤时，主要是由于热力耦合作用。基于这个认识，提出了杂质密度统计模型。该模型包含了杂质尺寸维度的信息，这是先前理论所忽略的。该模型同时也是联系杂质诱导相变热力耦合损伤机制与实验结果的桥梁，因为该统计模型的理论基础部分是对本文提出的杂质诱导相变热力耦合损伤模型的简化(模型的简化是解析分析所需要的)，而统计模型的结果是损伤概率与激光功率密度的关系，这个关系是很容易从实验上得到的。　　 对于短脉冲激光作用的情况，本文联合雪崩离化和多光子离化，重点关注雪崩过程稳定之前的阶段，这个阶段中电子密度的演化对雪崩离化和多光子离化机制之间的竞争非常重要。该联合机制损伤模型克服了雪崩离化和多光子离化机制各自的缺陷，可以解释实验上获得的一些“反常”现象。