随着光学技术的快速发展,高性能光学系统在国防、民用和生物医疗等领域的应用越来越广泛,对精密光学元件的需求日益增加。离子束抛光作为获取超光滑表面的关键技术手段,具有与元件表面非接触式的加工特点,可以避免其他机械抛光带来的边缘效应与表面损伤,达到原子量级的材料去除,获得超光滑表面。本文基于溅射理论,通过SRIM软件仿真分析离子能量和离子入射角度对溅射产额的影响,采用法拉第扫描方法研究离子源稳定性,并通过实验探究,从峰值去除率、体积去除率和半高全宽的角度评价离子束抛光回转高斯型去除函数的稳定性。基于田口法设计正交实验确定最优参数组合,并通过迭代实验对光学元件进行加工,经非接触式干涉仪检测,对数据进行分析确定了离子束抛光对改善光学元件表面形貌的能力,可以实现表面PV值的快速收敛,但是表面粗糙度有所上升。为了降低表面粗糙度,采用离子束溅射的方法,在基底表面沉积一定厚度的薄膜。在对工艺进行优化改进的过程中,研究了离子束溅射沉积薄膜的均匀性问题,通过优化离子束在样品表面不同位置的驻留时间,提高了光学元件表面薄膜的均匀性。对沉积速率进行计算分析,研究沉积速率对镀膜元件表面质量的影响,实现了离子束溅射沉积工艺对光学元件表面质量的进一步改善。最终表面粗糙度相较于元件原始值降低了0.34nm,有效改善了熔石英光学元件的表面质量。