应力是光学元件例如光学基底、透镜、晶体、增透/高反射镜等在生产制造和光学系统使用过程中都需要着重控制的参数,以保证良品率和系统功能。针对各类光学元件应力的无损检测方法有XRD（X-Ray Diffraction）法、Stoney曲率法,拉曼光谱法等,以及基于应力双折射测量的数字光弹法、光弹调制器法等。目前,光弹调制器法应力双折射重复性测量精度达到5×10^-5rad,应力测量精度在百Pa量级。本文提出了一种基于光腔衰荡的应力双折射测量技术,利用偏振光相位差在谐振腔内的来回反射累积作用,对腔内光学元件应力双折射的测量精度得到进一步提高,同时实现了应力双折射和光学损耗的同时二维扫描测量。谐振腔内光学元件应力双折射将导致检偏光腔衰荡信号偏离单指数形式。通过多光束叠加原理和偏振光干涉原理,推导得到双折射谐振腔输出的光腔衰荡信号为振荡地指数衰减信号,振荡频率和谐振腔内双折射相位差呈线性关系。谐振腔内的折射率各向异性引起两个谐振的正交偏振模式的差别,因此振荡来源于两个正交模式的干涉拍频。另外,当谐振腔内正交偏振模式的损耗存在差异时,比如折叠腔情形,检偏衰荡信号是复杂的多指数衰减和振荡信号。根据双折射光腔衰荡理论基础设计实现了基于633nm连续波光腔衰荡技术的光学元件应力双折射测量系统。测量谐振腔采用线偏振光输入,谐振腔输出信号通过偏振分光棱镜分为两束正交线偏振光进行探测。通过直接拟合双折射振荡衰荡信号对熔石英基底元件进行了测量,实现应力双折射相位差重复性测量精度2.38×10^-6rad,即应力双折射光程差测量精度2.4×10^-4nm。系统测量不确定度分析表明,重复性测量不确定度是影响绝对测量精度的首要因素。通过位移台实现了熔石英基底元件和单层膜光学元件的光学损耗和应力双折射的高精度二维扫描测量。光腔衰荡应力双折射测量技术将双折射相位差转化为振荡频率的测量,而非光强的直接测量,是一种绝对测量方法,具有更强的噪声抑制能力和更高的测量精度。通过双折射拟合的振荡振幅或者单指数拟合的衰荡时间随检偏器角度关系可确定应力双折射的快慢轴方向也即是主应力方向。因此最佳检偏角在第一和第二主应力的角平分线上,此时的振荡信号振幅达到最大值。理论分析结合变腔长实验表明,腔长增加能显著提高衰荡信号有效时长,在稳定腔范围内腔长越长则双折射测量精度越高。经过优化,系统应力双折射相位差重复性测量精度提高一倍,达到1.2×10^-6rad。实验测得系统双折射测量动态范围达到10⁴。对光学元件应力双折射进行扫描测量时,采用固定方位角的线偏振入射光可能导致扫描结果的错误,可采用圆偏振光入射测量。考虑开腔空气损耗的影响和变腔长方法,提出了基于光腔衰荡的高反射镜反射率和总损耗的高精度多腔长测量和验证方法。通过统计分布特性去除空气微粒噪声影响,经单腔长测量和多腔长测量结果比对验证,确定测得激光陀螺反射镜反射率为99.99956%,不确定度0.00002%。高反射镜的残余应力双折射的来源和控制问题是高精度干涉仪的关键问题。随着镀膜工艺的提升,残余应力双折射逐步降低至10^-6rad量级,此时衰荡信号振荡不明显,不利于通过双折射拟合直接测量;但S偏振和P偏振衰荡振荡信号仍然偏离单指数且相位相反,可通过单指数拟合的衰荡时间差别估计应力双折射大小。通过小双折射近似和旋转高反镜法在零度入射角测量了同一批次镀制但层数不同的3个高反射镜的中心和面上残余应力双折射,测量精度达到1.3×10^-7rad。实验结果表明,随着层数增加,高反射镜中心应力双折射增加;从反射镜中心到边缘,应力双折射下降。基于光腔衰荡技术的光学元件应力双折射测量方法比目前工业用应力双折射测量仪器测量精度提高一个数量级以上,在光学元件应力表征和研究上具有广阔的应用前景。