在常压百级洁净度环境下，采用三种不同折射率的SiO2溶胶在熔石英基底上涂制四种不同薄膜，利用光学理论计算模拟了三种胶体涂制的膜层稳定性，通过实验考查了膜层光学指标随时间的变化规律。SiO2薄膜能够显著提升光学元件透射率，但由于膜层表面的大量羟基及其多孔结构，SiO2薄膜易吸附周围环境中的有机污染物及水分填充膜层孔隙，从而导致膜层折射率发生变化，影响膜层透射率、反射率等光学性能。实验结果发现，三种溶胶凝胶化学膜在常压百级环境中的有效期为80 d(绝对变化率小于0.1%)，且三种胶体涂制的膜层稳定性由高到低依次为折射率1.19,1.15,1.25的膜层。

为了研究静/动态刻蚀过程中熔石英表面质量和抗激光损伤性能的演变规律，优化化学刻蚀工艺，使用HF酸缓冲液对熔石英分别进行了不同时间的静/动态刻蚀处理。实验表明，由于兆声场辅助搅拌作用，熔石英动态刻蚀的刻蚀速率快于静态刻蚀。动态刻蚀后熔石英表面均方根(RMS)粗糙度和反射面形分别为<1 nm和0.46λ，其3倍频透射率先小幅增加后保持稳定，相比初始表面增加约0.1%。而静态刻蚀使得表面RMS粗糙度和反射面形分别增加至~5 nm和0.82λ，其3倍频透射率先基本不变后下降，相比初始表面下降约0.4%。二者损伤阈值呈现明显不同变化规律: 静态刻蚀使熔石英损伤阈值先小幅增加约30%后逐渐降低，动态刻蚀使熔石英损伤阈值增加近一倍后保持相对稳定。结果表明，动态刻蚀后熔石英光学元件性能明显优于静态刻蚀。

化学刻蚀是提升熔石英光学元件抗激光损伤性能的重要后处理技术之一,但刻蚀后熔石英表面附着的沉积物对其表面质量、透射性能和抗激光损伤性能有很大影响。使用光学显微镜和原子力显微镜表征了化学刻蚀后附着于熔石英表面的沉积物的微观形貌,并分析了其形成机理; X射线能谱分析表明化学刻蚀后熔石英表面沉积物主要由Fe，Ni，Al等元素的金属盐组成。损伤阈值测试结果表明熔石英表面高密度沉积物区域的损伤阈值明显低于非沉积物区域,沉积物对熔石英光学元件的抗激光损伤性能产生严重影响,它们是诱导熔石英激光损伤的前驱体。

为了探寻熔石英表面痕量杂质元素种类以及随HF酸蚀刻过程中的变化情况，用质量分数为1%HF酸溶液对熔石英进行长达24,48,72,96 h的静态蚀刻实验。结合飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）和X射线光电子能谱（XPS）测试分析结果发现，熔石英试片表面的痕量杂质元素主要含有B,F,K,Ca,Na,Al,Zn和Cr元素，其中绝大部分都存在于贝氏层中，在亚表面缺陷层检测到有K,Ca元素。所含有的K,Na杂质元素会与氟硅酸反应生成氟硅酸盐化合物。分析表明，在HF酸蚀刻的过程中一部分杂质元素将被消除，一部分杂质元素和生成氟硅酸盐化合物会随着蚀刻液逐渐从熔石英表面向表面纵深方向扩散并被试片吸附沉积，且随着深度的加深各元素的相对含量逐渐减少。

为了获得用于高功率激光放大器的单层宽带增透膜, 采用有机聚合物聚乙烯吡咯烷酮掺杂调控二氧化硅胶体生长制备了粒度分布更宽广的稳定胶体体系, 通过提拉镀膜工艺, 制备了单层增透膜。采用粒度仪和粘度仪监测胶体的性质, 用分光光度计测量了膜层透过率, 并用X射线能谱分析了膜层结构。结果表明, 聚乙烯吡咯烷酮引入胶体中使得胶体粒度分布更宽, 所得膜层具有折射率渐变特性, 因而膜层具有宽带增透的效果; 膜层在550nm～950nm连续波段内透射率不低于99%。单层宽谱增透膜层不需后处理就可投入使用, 膜层性能稳定, 满足了激光装置片状放大器的运行要求。

采用大气常压等离子射流技术对溶胶-凝胶SiO_{2膜表面的油脂污染物进行清洗。利用分光光度计、扫描电子显微镜、红外光谱仪对溶胶-凝胶SiO2膜透过率、表面形貌、化学结构进行表征，并分析清洗前后溶胶-凝胶SiO2膜的激光损伤阈值变化。损伤阈值测试表明，1064 nm波长的激光损伤阈值由污染后的16.08 J/cm^{2上升到24.41 J/cm2，与污染前24.72 J/cm2的损伤阈值相当。同时还获取清洗的最佳时间为10 s。清洗前后，溶胶-凝胶SiO2膜保持完好，且未产生新的有机污染物。研究结果表明：大气常压等离子射流技术可对溶胶-凝胶SiO2膜表面的油脂污染物进行有效地清洗，从而提高溶胶-凝胶SiO2膜的透过率和激光损伤阈值，为高功率激光装置的稳定运行提供保障。}}

通过理论模拟与实验相结合, 研究了以双层膜的方式实现三波长增透的途径。以正硅酸乙酯为前驱体, 采用酸催化与碱催化溶胶混合的方式调控了溶胶折射率, 并配制了双层复合膜所用的两种溶胶, 制备出了351 nm处透过率大于99.5%, 527 nm透过率大于98%, 1053 nm透过率大于98%的三波长增透膜。用扫描电镜、原子力显微镜观测了膜层结构, 用椭偏仪和分光光度计对膜层性能进行了表征。三波长增透膜对高功率激光装置的运行性能提升起到了积极的促进作用。

采用提拉法在硅基底上制备了多孔溶胶凝胶SiO2膜，用椭偏法测量薄膜的厚度与折射率，考察了提拉速度和胶体浓度对膜层厚度与折射率的影响。对厚度与提拉速度的关系进行线性与幂函数拟合，并比较分析两种拟合的关系及其对工艺流程的作用。比较了不同浓度胶体所得到的同一厚度薄膜的折射率变化规律。结果表明: 对于同一胶体浓度下薄膜厚度与提拉速度的正相关关系，线性拟合相比幂函数拟合可以更好地解释实验结果的规律性。同时，折射率在一定范围内也会随着提拉速度的增加而减小。镀同一厚度膜时，浓度大的胶体膜层折射率大。通过对提拉速度和胶体浓度的控制可以得到理想的薄膜厚度与折射率。