在高功率激光驱动的惯性约束聚变大型光学系统中,光学元件的负载能力是限制激光器高通量输出的瓶颈。光学元件表面固有缺陷是导致损伤阈值低的主要原因,但在大型光学系统运行中,表面污染物则是降低损伤阈值和使用寿命的重要因素。因此,研究光学元件表面污染物诱导损伤规律对于提高光学元件的抗激光损伤能力,延长使用寿命具有重要现实意义。论文针对光学系统运行过程中光学元件表面污染物的不同形态:薄膜状污染和颗粒状污染,研究了污染物诱导熔石英元件表面损伤的物理图像即初始损伤、损伤增长。并采用二氧化碳修复技术修复损伤坑,提高损伤阈值和抑制损伤增长。本文的主要工作和得到的结论如下:1、建立了熔石英表面污染物诱导损伤的理论模型,采用有限元软件模拟分析了在一个脉冲辐照过程中熔石英样片表面的温度场和应力场分布。熔石英样片的损伤主要发生在激光脉冲辐照后,样片快速升温,并超过软化点。损伤斑内部最大应力为30.73Mpa,中心为压应力,四周为拉应力,为实验研究提供了依据。2、研究了薄膜状金属污染物诱导熔石英样片损伤的物理过程。污染熔石英样片的损伤均发生在后表面,污染物在前表面时引起样片损伤阈值下降比污染物在后表面时引起样片损伤阈值下降严重。根据熔石英表面污染物薄膜对脉冲激光的吸收系数,原子力显微镜图像,结合热冲击模型和等离子体冲击理论,从微观上分析了污染物诱导损伤的物理图像。3、采用“1-on-1”,“10-on-1”,“20-on-1”三种方式测试不同尺寸污染颗粒诱导熔石英表面损伤斑的尺寸、熔石英样片的阈值。当颗粒污染物在前表面时,污染物在1次激光脉冲辐照下形成的损伤斑尺寸约为污染物尺寸的2.5倍,并随着辐照次数的增加而增加,最大可达6倍。颗粒状污染物在后表面时,损伤斑尺寸与辐照次数关系不大,约为污染物颗粒尺寸的2倍。4、研究了洁净熔石英元件和被污染后熔石英元件初始损伤点的损伤增长规律,结果表明:后表面的初始损伤点尺寸均随着脉冲激光辐照次数呈指数增长,前表面的初始损伤点随脉冲激光辐照次数呈线性增长,且前表面的损伤点能引起后表面发生坑状损伤,污染后熔石英元件损伤增长因子大幅度提高11.5%。并利用二氧化碳预处理工艺修复损伤坑,修复后的“损伤区域”阈值与未损伤区域阈值相当。