本发明公开了一种用于光学元件亚表面缺陷检测的装置及方法。本发明将光谱共焦技术、激光散射技术和激光诱导超声技术结合起来，通过色散镜组将激发激光和检测激光同时聚焦到光学元件的不同深度，激发激光在光学元件亚表面产生瞬态热膨胀效应，检测激光观测并分析亚表面缺陷在热膨胀效应作用下的超声振动，由光谱共焦技术获取亚表面缺陷位置散射光的空间分布信息及散射光谱信息。通过利用上述技术得到缺陷的反射光谱、散射光谱、三维形状、缺陷深度等多维度信息，进行亚表面缺陷的损伤表征。本发明适用于对亚表面缺陷有严苛要求的超精密光学元件的成品无损检测。