采用皮秒Z扫描与泵浦探测技术研究了硫系玻璃（Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀）薄膜掺杂Bi元素对其光学非线性及超快动力学过程的影响。Z扫描实验结果表明，Bi元素的掺入对反饱和非线性吸收具有明显的增强作用，这与Tauc方程的计算结果相吻合。通过泵浦探测技术，求得样品具体的动力学参数，并利用三能级结构模型，对其超快动力学过程进行了探究。掺Bi硫系玻璃薄膜的非线性响应机制为激发态吸收，研究发现Bi元素的引入进一步增大了样品的激发态吸收截面。

大口径反射镜是大型反射式光学系统中关键的光学元件，在工作波段的反射率直接决定了光学系统的性能。随着地基、天基观测设备的发展，对大口径反射镜高反射膜提出了更宽的工作波段、更高的反射率、更好的环境适应性等要求。针对这些挑战，各种新的膜系结构、新的镀制方法、新的膜层材料纷纷出现，满足了大口径反射镜高反射膜的各种需求。本文对近些年国内外的大口径反射镜高反射膜研究进展予以综述，并预测大口径反射镜高反膜制备的技术趋势将由铝反射膜向银反射膜、由热蒸发向磁控溅射发展。

为了消除RB-SiC反射镜直接抛光后表面存在的微观缺陷, 降低抛光后表面的粗糙度, 提高表面质量,针对大口径SiC的特性, 选择Si作为改性材料, 利用磁控溅射技术对2 m量级RB-SiC基底进行了表面改性。在自主研发的Φ3.2 m的磁控溅射镀膜机上进行基底镀膜, 利用计算机控制光学成型法对SiC基底进行了抛光改性。实验结果表明, 改性层厚度达到15 μm; 在直径2.04 m范围内, 膜层厚度均匀性优于±2.5%; 表面粗糙度由直接抛光的5.64 nm(RMS)降低到078 nm。由此说明磁控溅射技术能够用于大口径RB-SiC基底的表面改性, 并且改性后大口径RB-SiC的性能可以满足高质量光学系统的要求。

基于聚类全局优化算法提出了一种新的薄膜设计优化方法,它可以迭代地改变初始膜系结构,相比传统的局域优化技术,能够计算得更加全面、彻底.即使初始膜系和设计目标差距非常大,这种聚类全局优化方法依然能够优化出很好的结果,克服了传统局域优化方法的缺点.利用可见到红外宽波段增透膜的实例证实了聚类全局优化方法在处理薄膜设计问题上的能力与优势.

针对烧结碳化硅在制作过程中形成的孔洞缺陷会造成严重的反射镜表面散射问题, 提出了用等离子体辅助沉积技术镀制硅表面改性层来消除表面缺陷以降低反射镜的表面散射。应用扫描电子显微镜测量了未改性的烧结碳化硅试片, 并分析了表面散射成因。搭建了总积分散射仪, 测试了改性前后的烧结碳化硅试片及抛光良好的K9玻璃试片的总积分散射。结果显示: 烧结碳化硅试片改性前后的总积分散射分别为3.92%和1.42%, K9玻璃的总积分散射为1.36%。使用原子力显微镜测试了烧结碳化硅试片改性抛光后表面和K9试片表面的均方根粗糙度, 结果分别为1.63 nm和1.04 nm, 证明了改性后的烧结碳化硅试片消除了表面缺陷, 显著地降低了表面散射, 表面光学性能与抛光良好的K9玻璃接近。

从实际应用出发，在0°入射的条件下，在ZnS基底上针对0.8~1.7 μm和3.7~4.8 μm两个红外波段，设计并制备了双波段红外增透膜。论述了材料选择、膜系设计和制备方法，最终使用等离子辅助沉积技术在ZnS窗口上制备出双波段红外增透膜，透过率及环境测试结果表明：在0.8~1.7 μm波段双面平均透过率大于95%,在3.7~4.8 μm波段双面平均透过率大于96%。膜层结合牢固并有良好的耐摩擦性能。

我们利用局域密度近似方法,通过计算 Bogoliubov-de Gennes (BdG) 方程研究了三维谐振子势阱约束下,考虑相互作用的有限粒子数费米气体的临界温度随相互作用强度和系统粒子总数的变化关系。结果表明:在相同的相互作用强度下,系统的临界温度随着粒子总数的增多而升高。在相同粒子数条件下,系统的临界温度随着相互作用强度的增大而升高。这里的结果为实验上进一步探寻有限粒子数下的相互作用多体量子系统的超流态到普通态的临界温度提供了理论依据。

反应烧结碳化硅(RB-SiC)是一种性能良好的反射镜镜胚材料，但其固有的一些缺陷导致未经特殊处理无法获得光滑的光学表面。使用X 射线衍射(XRD)测试了反应烧结碳化硅试片的晶体结构，结果表明其主要成分为多晶态碳化硅和多晶态硅。扫描电子显微镜和原子力显微镜的测试结果指出镜胚表面残留的孔洞及抛光形成的台阶是造成散射降低光学性能的原因。通过等离子辅助沉积技术在反应烧结碳化硅表面镀制了一层硅改性层，消除了缺陷，再精细抛光硅改性层，获得了质量良好的光学表面。自行搭建的总积分散射仪对镀制硅改性层前后的反应烧结碳化硅表面进行了测量，总积分散射分别为9.37%和1.84%，改性后数值降低到改性前的1/5。反应烧结碳化硅反射镜光学性能得到了明显提高，接近抛光良好的K9 玻璃。

采用具有良好比刚度和热稳定性的碳化硅材料作为基底, 使用全息-离子束刻蚀技术制作了光栅。碳化硅材料表面固有缺陷导致制作的光栅刻槽表面粗糙度高, 槽底和槽顶粗糙度分别达到了29.6 nm和65.3 nm (Rq)。通过等离子辅助沉积技术在碳化硅表面镀制一层均匀的硅改性层, 经过抛光可以获得无缺陷的超光滑表面。XRD测试表明制备的硅改性层为无定形结构。原子力显微镜的测试结果表明:经过抛光后, 表面粗糙度为0.64 nm(Rq)。在此表面上制作的光栅刻槽表面粗糙度明显降低, 槽底和槽顶粗糙度分别为2.96 nm和7.21 nm, 相当于改性前的1/10和1/9。

为了提高锗基底的透过率和环境适应性, 镀制了增透保护膜。应用电子枪蒸发加霍尔离子源辅助的方法沉积了碳化锗(Ge1-xCx)薄膜。通过固定霍尔离子源参数, 控制沉积速率的工艺得到了不同光学常数的碳化锗薄膜。X射线衍射(XRD)测试表明, 所制备的碳化锗薄膜在不同的沉积速率下均为无定形结构。采用傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪测量了试片的透过率, 使用包络法获得了相应工艺条件下的光学常数。在锗基底上双面镀制碳化锗增透膜后, 长波红外7.5～11.5 μm波段的平均透过率Tave＞85%。经过环境实验之后的碳化锗膜层完好, 证明碳化锗增透膜具有良好的环境适应性。