利用原子力显微镜观察熔石英不同蚀刻时间的表面形貌，结合二次离子质谱分析，研究了熔石英的再沉积层结构和杂质分布。结果表明，熔石英表面深度10 nm的再沉积层内存在大量微裂纹和杂质，经蚀刻展开形成nm级划痕和坑点，其分布随着深度增加呈指数衰减。根据nm级划痕密度、宽深比随蚀刻深度变化的规律，估算出再沉积层厚度，估算结果与二次离子质谱测得的杂质嵌入深度基本一致。杂质元素嵌入深度与抛光微裂纹分布特征的关联性表明，杂质很有可能藏匿在抛光微裂纹中。

亚表面缺陷的检测和去除对于提高光学元件的激光损伤阈值至关重要。结合全内反射显微技术和数字图像处理技术获得光学元件亚表面缺陷信息的新方法，利用显微镜系统的有限焦深，对亚表面缺陷沿深度方向扫描，可以获得不同离焦量下的散射图像，通过数字图像处理技术，建立缺陷散射图像清晰度评价值与离焦量的关系，通过清晰度曲线得到亚表面缺陷的深度位置及深度尺寸。模拟全内反射显微平台的成像过程，讨论微调焦过程中全内反射显微成像的特点。缺陷深度位置及深度尺寸的测量精度主要由载物台精密调焦机构的精度以及显微镜的焦深决定，一般可达微米量级。利用飞秒激光加工技术制备尺寸和位置已知的微结构，使用该方法准确获得了微结构信息，验证了该方法的有效性。