随着激光科学技术的发展和大型高功率激光驱动装置的建立，对于激光器输出的能量要求逐渐提高（通常在千焦的量级以上），人们对激光系统中的各类光学元件的抗激光损伤能力都提出了更高的要求，同时，对于大口径高品质的光学元件需求量也大大增加。熔石英材料作为激光驱动装置中使用较为普遍光学部件，在抗激光损伤性能改善及使用寿命提高等方面一直处于瓶颈阶段。近几年来，如何提高熔石英光学元件的抗损伤能力成为了各大相关研究单位的重点课题之一。　　过去的研究表明，光学元件表面以下存在的杂质、划痕和裂纹等缺陷，是诱导元件损伤产生及增长的重要原因之一。为了满足熔石英材料在高功率激光系统的使用要求，提高熔石英元件的抗激光损伤能力，人们已经研究和发展了很多表面处理技术，如酸蚀处理、激光预处理、等离子溅射轰击处理以及反应离子刻蚀处理等。近些年来，氢氟酸（HF）刻蚀仍是研究人员十分关注的熔石英材料前处理工艺，虽然 HF刻蚀技术可以明显提升熔石英材料的抗激光损伤能力，但利用该工艺并不能彻底去掉亚表面的划痕和坑洞，而是在刻蚀表面产生了复制和展宽的效果，这必然限制了熔石英损伤性能的更大幅度提升。因此，寻求一种较为理想的熔石英表面处理工艺成为摆在科研人员眼前的一项重要任务。近几年来，反应离子刻蚀技术广泛应用于半导体工艺和微细加工领域，但是通过此技术来提高熔石英材料表面抗激光诱导损伤方面的研究目前还比较少见，因此，有必要在反应离子刻蚀改善熔石英表面质量等方面开展研究，从而为熔石英材料在高功率激光装置中得到更好的应用奠定基础。　　目前，利用反应等离子体修饰光学元件表面的研究还处于一个起步阶段。本实验采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术，以 CF4/Ar/O2为反应气体修饰熔石英元件表面，对熔石英元件表面再沉积层和亚表面缺陷层进行彻底剥离，系统研究了熔石英材料反应离子束刻蚀过程中发生的复杂物理化学行为，从而调整优化刻蚀工艺，以期大幅提高熔石英光学元件的光学性能和使用寿命，并为熔石英光学元件在大型激光光学系统上的应用提供理论支持与工程指导。　　本文中，通过调整刻蚀工艺，考察等离子体活性基团与熔石英材料之间相互作用机制和内在规律，以及熔石英表面状态对元件光学性能的影响；通过等离子体诊断技术对不同工艺下的等离子体气氛进行实时检测，获得等离子体活性基团与工艺参数之间的内在联系，以指导刻蚀过程的顺利进行。研究结果表明：气流量变化对熔石英表面刻蚀过程及状态有着重要影响，通过对表面刻蚀状态对比，获得了一个比较合理可行的刻蚀实验参数，即 CF4，Ar和O2流量分别为40sccm，40sccm和8sccm。　　通过原位刻蚀观察刻蚀划痕随刻蚀时间的变化，以判断 ICP刻蚀能够有效的去除熔石英表面划痕以及评估亚表面层的厚度；通过表面元素检测手段对刻蚀后的熔石英样品表面一定深度内的元素进行跟踪测量，以此研究刻蚀过程中污染产生及转化过程的内在机制；通过分析表面弱吸收和抗损伤阈值与刻蚀深度的变化，以提高熔石英光学元件的激光负载能力。研究结果表明：反应离子刻蚀工艺可以极大地改善熔石英光学材料的表面状态，使其表面杂质元素和划痕得到有效去除。刻蚀后的熔石英光学元件，光学性能得到极大的改善，在保证表面吸收不会较大幅度增加的条件下，提高元件的抗损伤性能程度达到37.6％。　　通过上述实验研究，结合刻蚀工艺、等离子体状态、元件表面状态及光学性能之间的相互关系，获得一套较为合理可行的熔石英元件表层剥离机制，最终为激光装置工程应用服务。