2 μm波段激光器在环境探测、测风雷达、生物组织切割、光电对抗等领域都有重要的应用价值和前景。而此波段的薄膜通常采用折射率较高的硫化物、砷化物等软膜材料来制备, 为了提升该波段薄膜的损伤性能, 采用折射率相对较低但能带隙更宽的氧化物材料来制备。利用傅里叶红外光谱仪和弱吸收测试仪分析表征了薄膜中OH基含量的多少和薄膜整体吸收的大小, 通过优化工艺, 成功制备出了满足2 020 nm的铥(Tm)激光器使用要求的多层介质薄膜。利用微分干涉显微镜观察了经过激光损伤测试薄膜的损伤形貌, 结合薄膜中电场分布和应力测试结果, 分析探讨了此薄膜的损伤机理, 提出进一步优化薄膜损伤特性的方案。

对大型固体激光装置中的关键器件—大尺寸1064 nm 波段HfO₂/SiO₂窄带滤光片进行了研究，分析了监控波长对信噪比和光源稳定性的影响。通过优化监控参数，设备监控精度可达到镀制窄带滤光片的需求。制备过程中的薄膜光谱分析表明：随着蒸镀过程的进行，氧化铪(HfO₂)的实际厚度会逐渐小于设计值，而二氧化硅(SiO₂)的实际厚度则会逐渐大于设计值；这种变化趋势导致的厚度误差会严重影响带通的波形；另外掩模板造成的厚度误差也是影响带通波纹的重要因素之一。通过分析研究和优化以上因素，制备了半峰全宽为5 nm、通光口径达200 mm×200 mm、在1064 nm 处损伤阈值高于19.5 J/cm²(3 ns)的窄带滤光元件。

为了实现光谱的有效分离，二向色镜已被广泛应用于各类光学系统。针对多光谱探测系统红外二向色镜，分析了基底和薄膜材料特性，选择了锗(Ge)为基底，锗和硫化锌（ZnS）的膜料组合，以传统的长波通膜系为初始结构，借助于软件优化膜系，并对优化后的膜系进行镀制；对研制的红外二向色镜光谱特性和环境可靠性进行了测试，测试结果表明各项指标均满足系统要求。并已成功应用于红外多光谱探测系统。

基于刀口检验的波面重建技术主要是针对大口径长焦距镜面在细磨粗抛阶段的光学检测难题而提出的。该技术实现了对传统傅科检验的改进，其主要内容是：通过CCD采集多幅图像并进行平均消除气流干扰得到真实的傅科阴影图，通过数学建模、原理推导、图像处理及软件编程将傅科阴影图像的灰度变化转换成被检面形的波前等高图。实验结果表明，该技术准确直观地再现了被加工镜面的整体面形误差，能够对细磨粗抛阶段，尤其是细磨改非球面阶段的镜面加工提供很好的指导作用。

根据平显视差测量原理中自动调焦的要求，设计了一个相对孔径与调焦范围均较大的内调焦物镜。针对内调焦传统设计方法的不足，在对内调焦各镜组选型后将它们组合成为一个系统，采用多重数据结构设计的方法，对不同物距下的结构进行同时优化，从而解决了近距离的成像质量难以控制的问题。所设计的内调焦物镜在不同的物距下成像质量稳定，无穷远时光学传递函数(MTF)值在空间频率为120lp/mm时轴上与轴外均达到0.4以上，物距在300mm时轴上视场MTF为0.3，轴外视场弧矢MTF在0.3以上，子午MTF达到了0.2；相对畸变均控制在1%以内，有利于后续的图像处理工作。