在高能激光应用领域,光学元件的抗激光损伤阈值大小及损伤识别已引起高度关注,研究者致力于通过对激光作用光学薄膜元件后造成的损伤过程,以及损伤图像特征的分析与研究,借助光学薄膜损伤表面三维微观形貌的重构,以便揭示其损伤机理,为薄膜制备及损伤识别提供技术支撑。本文基于白光干涉显微原理,对损伤表面的干涉显微三维点云数据进行采样,结合激光作用下薄膜元件实际损伤形貌的特征,运用Delaunay三角剖分法构建了损伤表面的三角网格模型,通过可视化仿真,实现了损伤表面三维微观形貌重构与再现,探究了薄膜损伤原因及机理。主要研究工作如下:为准确地获取损伤表面的数字化三维形貌信息,结合光学薄膜激光损伤的随机性,在对比分析了多种微表面三维形貌点云数据获取方法的原理及优缺点的基础上,选择白光干涉显微检测技术获取损伤表面点云数据。以脉冲激光作用下的单层二氧化铪（HfO2）、二氧化硅（SiO2）和二氧化钛（TiO2）光学薄膜为研究对象,采用电子束热蒸发法在K9玻璃基底上完成测试样片制备,并对镀膜前后基底面形的变化及成膜致密度进行了测试。测试结果表明:制备的HfO2和TiO2薄膜呈张应力,SiO2薄膜呈压应力;SiO2薄膜的成膜致密度最高,HfO2薄膜次之,TiO2薄膜成膜较疏松。基于Delaunay三角剖分算法,采用逐点插入式的构网方式建立了损伤表面的三角网格模型;在Visual Studio 2010开发环境下,利用配置的可视化工具包,编写了 C++程序代码,实现了损伤表面的重构与再现。建模前,对获取的原始点云数据进行预处理,保留有效数据,滤除无效数据,以降低点云数据量,消除噪声对计算程序和模型质量的影响。重构结果表明,再现的单层HfO2、SiO2和TiO2薄膜的损伤形貌均为坑状凹陷,整体表现为热破坏和热致应力破坏。损伤形貌的复杂程度各异,损伤区域边缘陡度变化大,内部有鼓包、裂缝和深坑等。为更好地探究薄膜损伤形貌特征及动态损伤过程,在对重构后的不同薄膜损伤形貌分析发现,再现的HfO2和TiO2薄膜的损伤区域为单一的损伤斑,SiO2薄膜的损伤区域则呈现多个损伤斑。相同脉冲激光累积效应下,HfO2薄膜损伤区域的纵向高度总是最大,损伤形貌最为复杂多变;SiO2薄膜次之,损伤形貌变化较平缓;TiO2薄膜损伤区域高度的峰谷值最小。为验证重构的准确性,文中将重构效果与测量精度为0.1nm的非接触式轮廓仪测试结果进行了比对,结果表明二者精度“相当”。论文对激光作用下光学薄膜元件的三维微观损伤形貌进行了建模、仿真与重构,探究了光学薄膜元件的动态损伤过程与机理。研究结果对分析损伤表面的形貌特征,调控高损伤阈值薄膜的制备工艺可提供技术支持。