为了研究准确性更高的复杂多层膜光学参数测量方法，测量实际镀制红外带通滤光片的光学参数，对红外滤光片研制过程的设计优化与工艺的改进具有重要的指导作用。首先,在研究传统薄膜光学参数光谱测量方法的基础上，提出了包-全法，并研究了该方法的基本思想、物理模型以及优化算法;其次,设计制备了2 000~8 000 nm谱段内膜料单层膜和高透射率、宽截止中波带通红外滤光片，通过对比测量单层膜光学参数反演计算光谱与实测光谱的差异，验证了包-全法测量膜料单层膜光学参数的准确度及有效性，依据测量结果确定了膜料色散关系，甄别了膜层工艺的优劣;最后,采用包-全法与全光谱拟合反演法对红外滤光片的光学参数作了对比测量验证。结果证明：该方法能够准确测量红外滤光片的光学参数，测量结果可用于指导修正设计与工艺之间的匹配性，进而研制了性能更好的红外滤光片。

红外光学系统中靠近探测器的光学元件通常处于低温环境中, 低温环境会使得光学元件表面薄膜的透射光谱发生漂移, 进而严重影响红外光学系统的成像质量。研究发现光谱漂移是由于系统中红外光学薄膜的折射率发生了改变。论文针对红外光学薄膜材料折射率温度特性开展了研究, 在光学薄膜理论基础上, 通过分析几种波长色散模型的特点, 提出了一种红外光学薄膜材料折射率温度特性的研究方法。该方法基于不同温度测得的透射率光谱, 通过光谱反演得到不同温度条件下光学薄膜材料的折射率, 并在Cauchy色散模型的基础上, 通过数据拟合分析, 能够得到红外光学薄膜材料的折射率温度/波长色散公式。采用该方法对PbTe、Ge两种典型红外光学薄膜材料折射率温度特性进行了分析研究, 验证了该方法的可行性。

利用电子束蒸发方法在双面抛光的ZnSe基底上镀制单层Ge薄膜.在80 K~300 K温度范围内，采用PerkinElmer Frontier傅里叶变换红外光谱仪低温测试系统每20 K测量Ge单层在2~15 μm波长范围的透射率.采用全光谱反演拟合方法得到Ge单层在不同温度下的折射率.结果显示，Ge单层折射率均随波长增大而减小，且变化趋势基本相同.利用Cauchy色散公式对折射率波长色散关系进行拟合，得到Ge薄膜材料折射率温度/波长色散表达式为:n(λ,T)=3.29669+0.00015T+5.96834×10-6T2+0.41698λ2+0.17384λ4.最后，验证了Ge单层膜折射率温度/波长色散公式的准确性.

为了研究准确性和效率更高的膜层光学薄膜参数测量方法，对优化膜系结构和改进制备工艺都有重要的指导作用。论文在研究传统测量方法基础上，将包络线法与全光谱拟合反演法相结合，提出了一种新型的光学薄膜参数测量方法。该方法将采用包络线法计算的单层膜光学薄膜参数近似值作为参考，设置全光谱拟合反演法优化搜索的上下限，结合适当的评价函数构建计算物理模型，并选用综合优化算法求解获得待测膜系各膜层的光学薄膜参数。最后设计TiO2、SiO2单层膜和膜系为：G|0.5HLHL0.5H|A(H-TiO2，L-SiO2)的多层膜进行测量验证，并分析了该测量方法的效率、准确度、稳定性等。

采用离子束辅助反应蒸发的方法沉积3~5 μm和7~10 μm具有高透射率的多光谱氮氧化铪薄膜，通过控制沉积速率改变膜层中N、O化学计量比，从而研究氮氧化铪中N、O化学计量比不同对薄膜光学性能的影响规律。随着沉积速率从0.8 nm/s减小到0.05 nm/s，氮氧化铪薄膜的折射率从1.95降低到1.80，而消光系数从1×10-3增大到8×10-3，禁带宽度从5.62 eV减小到5.5 eV。在多光谱硫化锌基片上镀制增透膜和氮氧化铪薄膜后测试光谱曲线，3.0~5.0 μm波段的透射率为82.16%，7.0~10.0 μm波段的透射率为82.84%，结果表明，氮氧化铪薄膜在中波和长波红外区域具有高的透射率。

In this letter, using mult-half-wave structure and some chosen films optimized method, the long-wave infrared (LWIR) narrow-band pass filter is investigated, meanwhile the opposite of the substrate coated with long-wavelength pass film. The transmittance of design spectrum is more than 80% at wavelength region of 8.05–8.35 \mu m, and the average transmittance is less than 0.5% at wavelength region of less than 7.95 and 8.45–14 \mu m. The filter is prepared by thermal evaporation method, and plasma-assisted deposition technology. The experiment result shows that the average transmittance is about 75% in the transmission wavelength range, and the average transmittance of cut-off band is about 0.3%. The results show that multi-half-wave structure and some chosen films optimized method for the preparation LWIR narrow-band pass filter are feasible. The film system is simplified and is convenient to prepare the film.

研究了一维光子晶体缺陷膜的滤波特性,重点研究了影响其滤波特性的因素及其影响规律。并对利用一维光子晶体技术开展多通道滤光片设计的可行性进行了研究。结果表明,利用光子晶体的滤波特性,可以设计出传统光学薄膜设计方法难以实现的多通道窄带滤光片,并根据实际需要,设计了一种双通道窄带滤光片。

太阳敏感器是空间飞行器进行姿态确定和方位测定的重要器件，传统太阳敏感器大而重，无法应用到微小卫星特别是皮纳卫星上。介绍了基于CMOS APS探测器的微型太阳敏感器的工作原理，基于黑体辐射理论和太阳光谱特性，结合CMOS APS探测器工作特性，分析给出了这种敏感器像元表面产生光电子数的计算方法，并采用Matlab软件，编程计算了地球表面太阳垂直入射条件下，探测器像元表面产生的光电子数。采用光学薄膜设计方法，分析设计了掩模表面光学薄膜的膜系结构，计算了各膜层的透射特性。在此基础上，得到了基于CMOS APS探测器微型太阳敏感器光学掩模的光学薄膜的设计方法，最后给出了设计结果。