本文系统分析了传统单波长增透膜系的缺点,以镀膜材料在紫外、可见和近红外区域折射率数据为基础,通过研究膜系设计理论,优化设计了合适的膜系;通过制造修正挡板,以及优化离子源辅助沉积工艺,找到了能同时满足三波长增透的镀膜工艺,研制的三波长增透介质膜在1053 nm和527 nm处剩余反射小于05%,在351 nm处剩余反射小于0.2%,且在空气中放置20天后,膜层温漂很小。

物理气象沉积的薄膜通常都有应力。为了防止高反膜应力破坏基底的面型, 采用数字波面干涉仪对电子束蒸发方法制备的薄膜的应力进行了测量, 并讨论了影响光学介质薄膜应力的多种因素。使用了一种交替沉积HfO2和SiO2薄膜的技术路线, HfO2薄膜作为高折射率材料体现出张应力, SiO2薄膜作为低折射率材料体现出压应力。结果表明, 在稳定了很多实验条件的情况下, 通过调整镀膜时的充氧量和镀膜材料的蒸发速率实现了应力的平衡; 高反射薄膜有比较高的损伤阈值。

系统开展了光学元件超声清洗工艺的实验研究。通过研究超声清洗剂、清洗温度等工艺参数的优化，找到了能够有效祛除元件表面无机污染物和有机污染物的较佳超声清洗工艺，且超声清洗没有对光学元件表面产生损伤，清洗后的光学元件接触角小于6°，并不残留大于1 μm的颗粒，超声清洗对光学元件表面污染物的祛除能力远胜于手工清洗。

研究了光学元件镀膜前超高洁净度要求的超声清洗工艺，在超声波清洗机的频率和功率一定的情况下，通过研究超声清洗剂、清洗温度、清洗时间等对光学元件超声清洗效果的影响，研制出有效清洗光学元件的清洗工艺，并保障超声清洗工艺对光学元件的表面状况无损伤。同时发现光学元件的放置时间会影响元件的清洗效果。超声清洗刚加工好的光学元件洁净效果较好，清洗时间较短；有6个月存放期的光学元件，表面颗粒污染很难洁净清洗。

从傅里叶热传导方程出发,推导了在多个幅度、间隔不等的短脉冲辐照下,无源光学元件温升三维分布的含有时间的解析表达式,针对具有周期性的重复脉冲照射的情况进行了具体的计算分析,讨论了入射脉冲数目、脉冲间隔及脉冲通量密度等与光学元件的温升分布的关系,并估计了温升引起的光波相位畸变.

利用基于多光束干涉原理的等效腔模型导出了多层介质膜的反射系数的递推式,在此基础上证明了在中心频率附近,复反射系数可表示为中心频率处的反射系数与相位因子的积,进而导出了相位角的函数和反射时延的表达式.

对高功率激光薄膜常用的HfO2/SiO2, ZrO2/SiO2、(ZrQ2+Y2O3)/SiO2和Ta2O5/SiQ2等膜料镀制的高反膜, 采用N-on-1激光运行方式, 即对薄膜单点辐照的激光能量密度, 以薄膜损伤阈值的60%开始, 由小到大直到薄膜发生损伤,进行激光预处理效应研究。实验表明, HfO2/SiO2高反膜的激光预处理效果最好,激光损伤阈值提高3倍以上, ZrO2/SiQ2和(ZrO2+Y2O3)/SiO2次之,Ta2O5/SiO2较差。对HfO2/SiO2薄膜激光预处理研究发现,其效应有两种形式, 薄膜激光老化和薄膜表面缺陷低能量密度激光清除。薄膜激光损伤尺度和程度对光谱性能影响的实验表明,薄膜激光损伤程度对光学性能的影响有较大的差异, 因而对于高反膜, 损伤阈值不应以单纯的激光损伤为判断依据, 应以不影响实际应用的激光操作阈值为依据。

用台阶仪、Normaski和原子力显微镜图貌分析了与HfO2/SiO2薄膜激光损伤密切相关的表面微结构缺陷节瘤、划痕和孔洞等缺陷的形态结构。用脉宽10 ns的1064 nm激光进行了损伤实验,研究了各种缺陷与激光损伤能流密度的对应关系, 以及激光损伤创面的图貌特性, 比较了高反、增透和偏振膜激光损伤特性的差异。

研究了SiO₂半波覆盖层对HfO₂/SiO₂高反射膜1064nm激光损伤的影响,分析薄膜的激光损伤特性及图貌得出,对于单脉冲(1-ON-1)激光损伤,SiO₂半波覆盖层能提高HfO₂/SiO₂高反射膜的激光损伤阈值;可显著降低激光损伤程度,减小灾难性损伤发生的概率;可大幅度提高HfO₂/SiO₂高反射膜的抗激光损伤能力。

采用反应蒸镀法镀制了单层HfO₂薄膜,观察了薄膜表面主要的微结构缺陷,研究了基片清洗工艺对薄膜损伤阈值的影响.测量了薄膜沉积前后表面粗糙度变化.结果表明：沉积工艺可以改变粗糙度,并对薄膜抗激光损伤能力有较大的影响.