目前超光滑光学元件被广泛应用到光刻机镜头、激光装置等高精度领域,所以对其表面的质量要求也越来越苛刻。但是由于加工工艺以及制造环境等因素的影响,光学元件表面可能会存在麻点、气泡或灰尘等缺陷,不同类型的缺陷对光学元件本身以及整个光学系统的性能会造成各种未知的后果,因此对元件表面缺陷类型的检测问题显得异常迫切。基于偏振双向反射分布函数（Polarization Bidirectional Reflection Distribution Function,简称偏振BRDF）的光散射法是一种有效的无损检测方法。该方法通过对接收到散射光信号进行分析和处理来研究缺陷的光散射特性,为超光滑光学元件表面缺陷的分类问题提供了一种新思路。本文以实现超光滑光学元件表面缺陷的分类检测为最终目的,阐述了目前超光滑表面缺陷检测以及双向反射分布函数（BRDF）的研究现状,对表面的麻点、亚表面缺陷和微粗糙度三种散射模型的散射信号分类检测进行深入研究。首先,分析了粗糙表面的相关统计参数以及BRDF的基本概念和偏振特性,对影响表面质量的上述三种散射模型进行了偏振BRDF研究,并且论述了角分布散射的相关概念。其次,进行了超光滑光学元件表面缺陷散射分布仿真研究。基于表面的麻点、亚表面缺陷和微粗糙度的偏振BRDF的散射特性,利用Matlab软件仿真计算了三种模型分别在ss、sp、pp和ps四种偏振态下的BRDF随着散射角、散射方位角的变化关系。结果表明,利用BRDF_pp随着散射角或散射方位角变化关系的差异性可将几种散射模型产生的散射信号进行区分。最后,利用设计的检测方案完成了实验装置的搭建,分别对几种已知类型的缺陷进行了散射测量实验,且依据角分布散射原理,对测得的实验数据进行了相关计算以获得粗糙度值,并与Horos散射仪检测的结果进行对比。对实验数据进行分析可得:测得的表面麻点和微粗糙度的BRDF_pp值随着散射角的变化趋势同仿真结果一致,计算得到的粗糙度与Horos的检测值相差不大,而亚表面缺陷的数据波动十分剧烈。研究结果表明了利用设计的检测装置对表面的麻点和微粗糙度引起的散射信号进行区分的可行性,为以后更高精度的超光滑光学元件的加工及缺陷检测提供研究基础。