近年来,随着激光技术在可控核聚变、模拟爆炸以及激光武器等方面的飞速发展,大功率、高能量激光系统的设计和实现成为各国研究者们争相追求的重要课题之一,而激光谐振腔中反射元件的反射率和抗激光损伤阈值是决定激光输出功率的关键环节。基于以上应用背景,本论文从镜坯的制备和加工、单层激光薄膜的工艺优化和损伤特性,到多层激光高反膜的设计、制备和激光损伤特性等方面系统地对激光反射镜展开研究。研究结果对超高反射率和激光损伤阈值的实现有一定的指导意义和实际价值。碳化硅（Si C）具备优异的物理化学性能,是各种高性能、特殊环境应用镜片的理想材料,然而作为基底来制备激光高反膜的研究未见有报道。根据课题组前期的研究结果,在抛光的Si C表面镀制内应力很低且致密的“压-张应力”交替叠层厚Si膜,经抛光获得符合要求的光学面,作为本研究的高反镜镜坯。主要存在的问题是Si膜表面的溅射点缺陷,而通过膜料预熔融工艺的优化得以解决,最终可获得质量良好的表面。二氧化铪（Hf O₂）具有高折射率、在351 nm至1064 nm范围内吸收较小、良好的热稳定性、化学稳定性和机械特性,尤其与Si O₂的交替薄膜表现出较高的激光损伤阈值,广泛应用于高功率激光系统中。采用等离子体辅助电子束蒸发金属铪Hf并充氧反应的方法制备的Hf O₂薄膜致密、均匀,而且克服了直接蒸发Hf O₂所造成的结瘤缺陷问题。但目前对反应沉积法制备Hf O₂薄膜的研究较少,关于沉积机理、微观结构和膜性能内在联系的研究鲜有报道,对Hf O₂薄膜激光损伤机理的阐述还不够深入。本论文基于以上考虑,着重对Hf O₂单层膜的制备进行了深入探究。首先借助正交优化手段,全面研究了沉积速率、APS离子源偏压和放电电流、沉积温度、以及充氧量和充氧位置等对薄膜残余应力和O/Hf配比的影响,解释了相关机理,然后针对优化薄膜的激光损伤特性进行了分析讨论,并进一步优化LIDT值。结果显示:高的沉积速率（>1.5 nm/s）容易造成膜成分不均匀,化学计量比失配;高的离子源偏压（160 V）利于O/Hf配比的提高,但是造成m（-1 1 1）严重取向和高的残余应力（-1700 MPa）,并引入Ar等杂质原子;沉积温度对薄膜的作用表现在促进粒子反应、晶体结构转变、反蒸发和改善均匀性等;薄膜结晶的存在加速了激光损伤,损伤形貌为几百纳米大小的烧灼坑聚集而成的海绵状结构,而降低离子源功率（90 V）、升高沉积温度（260℃）,可以促进薄膜择优取向由m（-1 1 1）向m（0 0 2）转变,晶粒减小,减少晶界缺陷,提高膜结构的均匀性,最终提高LIDT;薄膜制成后充氧保温处理和采用小功率离子束轰击可促进膜层的再生长,消除缺陷,也利于LIDT值的提高。我们认为控制充氧量和继续降低离子源功率有望获得符合一定致密度的非晶薄膜,这对提高LIDT值是极为有利的。我们在Si C基底上制备了Hf O₂/Si O₂高反膜,表面平整,膜层结合紧密、均匀,在1064nm处反射率99.4%,激光损伤阈值14.97 J/cm2,损伤形貌为沿着中心烧灼破斑向四周扩散的熔融面。我们发现对Hf O₂层进行单独后处理利于LIDT的提高;对Si C基底进行表面改性利于反射率和LIDT的提高;通过内应力模型和Stoney公式,可以分析推算出Si O₂层的内应力,结果与实际测试值相吻合,我们认为继续增大充氧量和降低沉积温度有望降低Si O₂层的压应力,进而调控整个膜层的内应力。作为对比,我们在Si C基底上制备了Nb₂O₅/Si O₂薄膜,发现采用熔融块体Si O₂取代Si O₂颗粒作为蒸发源可消除结瘤缺陷,获得质量良好的表面。Nb₂O₅/Si O₂膜采用较少的层数可达到超高反射,但LIDT较低（4.56 J/cm2）,而Hf O₂/Si O₂膜需要的层数较多,但LIDT值较高,为此我们提出将不同膜系进行堆叠的方式,比如Hf O₂/Si O₂/Nb₂O₅/Si O₂薄膜,这对我们同时实现超高反射率和高LIDT值具有一定的现实意义。