熔石英元件的紫外激光诱导损伤问题是限制激光器向高功率方向发展的主要困难之一。提高光学元件的抗激光损伤能力,延长光学元件的使用寿命是目前面临的重要课题。本文围绕熔石英初始损伤形态相关问题,讨论了本征损伤、亚表面缺陷诱导的初始损伤以及损伤增长的物理过程;通过大量损伤实验获得了熔石英损伤在形态上的分类;统计了不同抛光工艺其损伤形态之间的差异,通过对熔石英样品表面/亚表面力学特性的测试,分析了不同抛光工艺对样品表面/亚表面造成的影响。课题期间进行的工作和获得的主要结果:(一)采用沥青抛光、聚氨酯抛光和磁流变抛光工艺,以及HF刻蚀手段制备熔石英样品,以1-on-1的方式获得不同能量段的损伤形态。实验结果表明:熔石英前表面存在两种损伤形态,直径0.8～2.5μm的小麻点群损伤和宽度1.0～5.5μm的星状裂纹损伤;后表面存在三种损伤形态,直径0.48～1.33μm的小麻点群损伤、直径4～20μm的壳状剥离损伤和直径12～30μm的火山口损伤。不同加工方式对损伤形态的影响表现在各种类型出现的能量段大小差异上。(二)重点对亚微米级小麻点群的损伤进行研究,通过尺寸上的统计发现前后表面直径与深度的比值分别为15和9;利用AFM观察发现亚微米级小麻点群存在双坑和单坑两种微观机构:单坑起源于热扩散引起的熔融物质流动,而双坑则是热扩散和压力波的双重作用结果;基于热扩散的假设对于亚微米尺度损伤点产生的过程假设进行了计算模拟。模拟结果显示纳米吸收性颗粒热作用范围在波长量级,与实验结果保持了较好的一致。随着能量密度的增加,损伤形态由小麻点群逐渐向火山口型过渡,伴随着尺寸上的增加,损伤机理也由热致损伤逐渐向力致损伤方向变化。(三)通过对比损伤形态后发现,采用不同加工工艺后随能量密度变化损伤形态在总趋势上保持了较好的一致性,但在损伤程度上存在差异。利用Triboindenter原位纳米力学测量系统对不同加工工艺的熔石英样品的表面/亚表面力学特性进行了测试。结果表明熔石英加工变质层即再沉积层的厚度约为200nm左右;MRF抛光由于其特殊性,其样品表面/亚表面硬度较正常值有50%的下降。MRF抛光较其他方式抛光后样品表面/亚表面的脆性更低,通过MRF加工的样品不易因压力而产生亚表面裂纹。