脆性材料在航空航天、国防及电子领域中具有十分广泛的应用，尤其是具有重要战略地位的光学晶体材料，机械加工方法已不能满足其高质量、高效率的应用需求，研发新技术迫在眉睫。激光切割技术已广泛应用于脆性材料加工中，但是单个聚焦点激光切割受到材料厚度的限制，较厚脆性材料的激光切割仍是需要解决的问题。本论文基于激光热裂法原理，研发了一个全新的激光多焦点加工光学系统，减少沿材料厚度方向的应力差别，诱导裂纹扩展，实现较厚脆性透明材料的高质量分离。结合实验室的设备条件，讨论和制定了该系统的研制方案。系统由连续激光器、偏振分光棱镜、1/4波片、聚焦镜、带孔球面反射镜、平面反射镜及精密工作台等组成。通过序列性方式对多焦点衍生系统进行了详细地理论计算，并在ZEMAX软件中采用序列与非序列模式相结合的方法进行了激光多焦点加工光学系统设计。通过空气介质实验验证了系统设计的准确性，形成的多焦点位置误差小于2mm。由理论仿真和实验测试分析了影响激光多焦点系统性能的主要因素，包含多焦点衍生系统的设计，待加工材料（厚度及质量等），表面平行度以及组件位置偏移等等。通过研究和分析多焦点聚焦激光在脆性材料中的传输特性，尤其是在具有双折射效应的光学晶体材料中，得出激光在晶体中的传输特性与入射激光和晶体光轴的夹角密切相关，需考虑E光光斑畸变在加工过程中带来的不利影响。开展了激光多焦点加工系统分离80mm厚K9玻璃和厚度不大于70mm KDP晶体的实验研究。通过在玻璃侧表面用激光预置裂纹，在最大激光作用功率23.6W，扫描速度100μm/s时，得到了无亚表面损伤、粗糙度小的部分分离截面，边缘损伤小。在分离KDP晶体研究中，晶体自身质量极大影响了多焦点激光作用下的裂纹扩展情况。实现了40mm厚KDP晶体的成功分离，但是截面不平整，有波纹，工艺仍有待进一步研究。研究表明了该系统分离厚脆性透明材料的可行性，有很大的应用前景。