超光滑表面光学元件主要应用于光刻、微光学、航空航天等诸多高精尖仪器及设备系统中。其表面质量直接影响着光学系统的性能指标,这就为光学元件表面质量的高精度检测技术提出了更为苛刻的要求。本论文将以角分辨散射检测技术为理论基础,研究光学元件表面疵病与其散射光场之间的变化规律,并通过它们之间的变化规律实现对疵病的定量测量。本论文首先研究了经光学元件表面疵病调制的散射光的量化过程,同时对引起光散射的各分形表面类型以及其对应散射变化进行了介绍,并对角分辨散射的基本理论以及光学表面的统计参数进行了系统的论述。其次阐述了散射测量仪器的原理、系统参数和技术指标,同时介绍了实验测量的标准疵病样件。然后对标准疵病样件进行了实验测量,并通过实验数据对样件表面微观结构的统计参数规律进行了研究,结果发现与光滑表面相比,各疵病处的均方根粗糙度都出现了一定程度的突变。尤其是麻点处的粗糙度突变约为一个数量级左右,其对应的功率谱密度在采样方向上出现了较为明显的主导峰值,而且随着疵病尺寸的增大,主导峰在采样频率上逐渐增多,峰值间距变小。最后对不同疵病的空间散射场分布以及角分布散射函数的变化规律进行了详细的研究分析,各疵病的散射场分布具有明显的衍射特性,且对应的角分辨散射曲线符合衍射强度分布规律。因此根据不同疵病衍射特性实现了对疵病类型的识别,同时对疵病的大小尺寸进行了反演计算,在反演计算时采用了两种算法,一种是直接对衍射条纹进行图像处理,计算条纹间距来获得疵病的尺寸大小;另一种是基于疵病衍射光场的拟合算法,该算法主要对针对小尺寸缺陷的衍射光场提出的,解决小尺寸(10um以下)疵病衍射光场无法计算条纹间距而获得疵病尺寸大小的问题。利用该算法对标准麻点、划痕以及离散的随机疵病进行了计算,其结果符合疵病的真实尺寸且相对误差基本在5%以内。同时利用其计算结果对麻点的轮廓进行了绘制并给出了其等效圆。综上所述,本论文主要研究了超光滑表面疵病的散射光场的分布规律,并通过其分布规律实现对疵病类型的识别以及对疵病的尺寸大小的反演计算。