采用振镜系统结合10.6 μm的CO2激光，对熔石英表面损伤点进行辐照，成功地修复了直径500 μm的大尺寸损伤点，损伤修复后表面无烧蚀残留，损伤内部完全愈合，无气泡和残余裂纹。和定点修复方式相比，这种修复具有修复尺度大、面形影响区域小、应力分布范围小的优势。80%扫描辐照修复的损伤点的初始损伤阈值恢复甚至超过了基底的初始损伤阈值。

采用溶胶-凝胶技术制备了二氧化硅增透膜，通过向溶胶中添加高分子聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，调控胶体的粒径，进而控制膜层微观结构，研究膜层微观结构与激光损伤阈值的关系。纳米粒度仪和扫描探针显微镜测试表明：PVB加入溶胶后，控制了二氧化硅胶粒的生长，使二氧化硅胶粒生长更均匀，因而膜层的微观结构更均匀。当PVB质量分数为1%时，胶体粒径为15 nm，分散系数小于0.1。用该胶体镀膜，膜层均匀，表面粗糙度小于3.25 nm。并且PVB加入后增加了膜层胶粒间的黏附性，使得膜层强度增大。PVB加入使膜层的激光损伤阈值有所增加。当PVB的添加量为1%时，膜层的激光损失阈值从30.0 J/cm2 增加到40.1 J/cm2。膜层激光损伤阈值的增加与膜层微观均匀性和物理强度的增加有关。

采用高温退火技术去除熔石英元件表面由于CO2激光修复带来的残余应力，研究了退火环境对元件的表面污染，分析了不同退火温度（600～900 ℃）和保温时间（3～10 h）对于元件残余应力、透射波前、表面粗糙度和激光损伤阈值的影响。结果表明:在800 ℃以下,高温退火10 h可有效去除CO2激光修复带来的残余应力，对元件的透射波前和表面粗糙度无明显影响;石英保护盒能有效减少退火环境对元件表面产生的污染，但仍有X射线光电子能谱检测不到的表面污染物存在;在退火后采用质量分数为1%的HF刻蚀15 min，激光损伤阈值可恢复，同时元件透射波前和表面粗糙度并无明显的增加。wavefront and damage threshold of fused silica

采用不同光斑直径的10.6 μm CO2激光束对熔石英表面损伤进行辐照处理。实验发现，对于50 μm以下的损伤点，单发激光脉冲辐照即可使得激光损伤阈值恢复到基底完好区域的水平，对于在50~300 μm之间的损伤点，采用低功率较长时间辐照后逐渐增加功率修复的方式可以彻底消除材料内部更深的裂痕。对不同尺寸光斑辐照后的应力分布研究表明，激光束尺寸、激光功率和激光作用时间是影响材料体内应力分布的主要因素，相比较而言，激光尺寸对应力分布的影响更为明显。对前后表面损伤分析表明，当辐照区域置于入射面时，辐照带来的微小环状凸起会造成后表面环形调制损伤，是损伤的最薄弱环节，当辐照区域置于后表面时，烧蚀主要影响阈值的整体提升。

采用溶胶-凝胶法制备了含有吸收性杂质和非吸收性杂质的SiO2增透膜, 采用波长为1 064 nm的激光对其进行了小光斑激光预处理, 对比研究了预处理前后的激光损伤差异, 研究表明：激光预处理对于洁净的SiO2薄膜影响不大；含10 μm SiO2颗粒杂质的样品微透镜效应很明显, 容易成为损伤起始的种子, 激光预处理后情况有所改善；含有CeO2颗粒杂质的样品表现出了很强的吸收性质, 损伤阈值降低到不足洁净样品的一半。所有样品激光预处理后损伤形貌未发生变化, 透光率峰值均有约50 nm的蓝移。

搭建了紫外激光预处理平台, 实验研究了紫外激光对熔石英基片的预处理效果。通过对比不同样片可以看出：熔石英的表面质量对预处理效果影响明显; 表面原生缺陷和初始损伤的数量越多, 尺度越大, 辐照后的预处理效果越明显; 预处理时, 能量增幅采用零损伤阈值的20%为宜, 预处理能量的最高值一般应达到样片零损伤阈值的80%左右。实验发现, 损伤后的损伤扩展阈值一般为初始损伤阈值的1/3左右。

为研究CO2激光预处理参数对熔石英基片表面的影响,采用波长为10.6 μm,重复频率为100 Hz的CO2激光对完好的熔石英基片进行单点单次辐照处理。实验发现,对于不同的修复程度,面形变化不完全相同,损伤斑的形貌也各不相同。实验得到了适合修复的参数范围,并研究了修复对于材料粗糙度和疏水性的影响。对中度修复的取样点表面的局部粗糙度进行了统计,发现预处理过程中的污染沉积物在一定范围存在。在此基础上对污染的影响范围分布规律进行了统计。

利用10.6 μm的CO2激光对不同直径的点状损伤和不同宽度的划痕进行了修复。经过波长351 nm的紫外激光考核发现，对于直径小于80 μm的点状损伤和对于宽度小于40 μm的划痕，随着损伤点尺寸和划痕宽度的增加，修复后阈值提高程度逐渐降低。划痕的宽度在达到40 μm以后修复效果非常微弱。修复过程中，由于作用时间较短及温度分布不均产生了热应力导致样片损伤以后产生径向裂痕，后续的紫外激光会使裂痕明显扩展。当样品被置于高温退火炉内退火3 h以后，应力导致开裂的现象得到了解决。

采用HF酸刻蚀和紫外激光预处理相结合的方式提升熔石英元件的负载能力, 用质量分数为1%的HF缓冲溶液对熔石英刻蚀1~100 min, 综合透过率、粗糙度和损伤阈值测试结果, 发现刻蚀时间为10 min的熔石英抗损伤能力最佳。采用355 nm紫外激光对HF酸刻蚀10 min的熔石英进行预处理, 结果表明: 紫外预处理能量密度在熔石英零损伤阈值的60%以下时, 激光损伤阈值单调递增；能量到达80%时, 阈值反而低于原始样片的损伤阈值。适当地控制酸蚀时间和紫外激光预处理参数能有效提高熔石英的抗损伤能力。

为研究CO2激光预处理参数对熔石英基片表面粗糙度的影响, 采用频率为100 Hz, 光斑面积为1 mm2的CO2激光对理想的熔石英基片进行辐照处理, 根据处理后基片表面微观形貌特征将修复程度分别定义为轻度、中度和重度修复, 并对3种修复程度下基片的表面粗糙度值进行了统计。研究了不同脉冲作用时间和不同占空比(激光功率)的激光束单点单次辐照基片后的表面粗糙度。结果表明：石英基片的表面粗糙度均方根值和处理造成的凹陷深度均随脉冲作用时间和功率的增加逐渐变大；均方根值的增幅逐渐增加, 凹陷深度的增幅逐渐减小。