随着现代光学技术的发展，熔石英光学元件被广泛应用于高功率激光系统。而随着光学元件表面质量要求的不断提升，子孔径抛光技术不可避免地会引入杂质污染，影响了元件在高功率光学系统中的性能。当前，激光加工具有非接触和无抛光辅料的优势，有望成为突破现有加工瓶颈的关键技术，但现有的激光烧蚀和激光抛光技术均会引入残余热应力，严重缩短元件的使用寿命，对激光精密加工提出了挑战。

　　该研究建立了激光烧蚀的三维多物理场耦合模型，通过光学迟滞和应力双折射对烧蚀后的热应力进行了量化，获得了有/无热应力的加工判据。该模型揭示了不同加工参数下应力及形貌的时间/空间分布及其演变规律，得到的模拟结果与实验结果吻合较好（误差小于10%）。

　　本成果有助于剖析激光烧蚀过程，为实现高表面质量和近无热应力的激光烧蚀奠定了理论基础，对光学元件超精密制造有重要意义。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和上海市启明星扬帆计划等的支持。

　　▲图2  激光扫描路径的应力分布。（a）a-e点的Von Mises应力分布示意图；（b）a-e点Von Mises应力的时间分布；（c）a-e点在10000 μs时的Von Mises应力；（d）c点温度及不同应力分布，蓝域为拉应力区激光近无应力烧蚀理论及工艺研究取得进展，橙域为压应力区。