自由基等离子体源（Radical Plasma Source,RPS）在反应区之外合成等离子体,然后在电场、磁场、气流的作用等将等离子体引入反应区,这种设计不同于现有的等离子体刻蚀技术,自由基等离子体技术可以获得较大面积的等离子体均匀区域,具有低温无离子溅射,加工效率高的优势。其主要应用于半导体光伏行业、平板加工等,在工程应用中已经取得成功,但迄今未能在光学加工领域进行应用。本文利用商业购置的自由基等离子体源建立了中大口径光学元件加工平台,并对设备的加工能力和刻蚀基础工艺进行了研究,针对单晶硅光学元件和熔石英的刻蚀特性展开了研究。结果表明:（1）探索了自由基等离子体技术的工艺参数对刻蚀效果的变化规律,得出了影响刻蚀效果的主要因素为:微波功率、刻蚀气体流量比（CF₄/O₂）、负偏压功率。（2）采用正交实验对单晶硅材料进行刻蚀工艺研究,因素的影响大小排序为:气体流量比（CF₄/O₂）>微波功率>直流偏压;得出自由基等离子体刻蚀抛光系统刻蚀硅的最佳刻蚀工艺参数:刻蚀时间5min,微波功率2500W,工作气压120Pa,刻蚀气体流量比（CF₄/O₂）为150:150,直流偏压100V。采用最佳参数刻蚀硅的刻蚀速率稳定在（918.46±16.24）nm/min,平均表面粗糙度Rq值从刻蚀前的0.80nm优化至0.44nm。（3）对自由基等离子体刻蚀单晶硅的均匀性和稳定性展开研究,试验得出其在300mm的范围内刻蚀的均匀性可达2.95%,小于3%;在0-30min的时间范围内刻蚀稳定性为4.45%,小于5%。（4）采用正交试验对熔石英材料进行刻蚀工艺研究,因素的影响大小排序为:微波功率>气体流量比>射频偏压功率;得出自由基等离子体刻蚀抛光系统刻蚀熔石英的最佳工艺参数为:刻蚀时间30min,微波功率2400W,工作气压300Pa,刻蚀气体流量比（CF₄/O₂）为500:500,射频偏压50W。采用最佳参数刻蚀熔石英的刻蚀速率稳定在（12.56±1.04）nm/min,平均表面粗糙度Rq值由3.511nm降低至1.846nm。并且对自由基等离子体去除熔石英亚表面损伤特性进行了研究,试验结果表明自由基等离子体刻蚀法可以快速有效去除熔石英的亚表面损伤层。