经典短波通膜堆（0.5LH0.5L）ⁿ会由于薄膜的折射率不均匀性而产生半波孔现象。在进行膜系结构设计时，通常将薄膜假定为均匀折射率材料，当薄膜的光学厚度为1/2中心波长时，薄膜可被视为虚设层。而在实际制备时，薄膜的折射率通常存在一定的不均匀性，薄膜的光学厚度与设计值不符，从而产生半波孔。对薄膜的基本周期结构进行了优化，优化后的膜系结构在半波处的光学导纳不再受折射率不均匀性的影响。在此基础上，设计并制备了倍频分离薄膜，有效消除了半波孔现象，理论和实验光谱曲线具有很好的一致性。

对公转结构电子束蒸发镀膜机的膜厚误差进行研究。提出一种基于非余弦膜厚分布理论的膜厚误差分析方法，并用数学方法对膜厚误差的分布进行表征。膜厚误差是基板表面位置的函数，不仅与镀膜工艺参数有关，还与蒸发源和基板之间的空间结构配置有关。理论分析表明，电子束蒸发源偏离工件盘公转轴，是引起膜厚误差的根本原因。在直径为2700 mm的镀膜机上镀制了三层介质膜，利用光谱反演膜厚误差，其结果与膜厚误差分布理论分析结果一致。

1064 nm Nd∶YAG激光器在医疗领域应用广泛,而1064 nm带通滤光片作为激光器的关键器件对低损耗薄膜提出了更高要求。本文在相同粗糙度的K9基底上,采用TiO₂与SiO₂两种材料以相同氧分压和不同氧分压的方式借助离子辅助制备了1064 nm带通滤光片薄膜。使用分光光度计对薄膜的透过光谱进行表征,光谱特性显示,采用相同氧分压制备的薄膜的透过率较好。利用轮廓仪与扫描电镜分别对薄膜粗糙度以及切面形貌进行表征,结果表明,采用相同氧分压制备的薄膜具有光滑的表面和较规整的膜层。通过软件拟合分析得到了透过率的降低来源于散射的结论。当两种材料的氧分压不同时,镀膜过程中真空度交替切换会导致考夫曼离子源离子束流不稳定,进而导致层间粗糙度增加,从而引起了散射。基于标量散射理论,推导了相关和非相关散射情况下多层膜透过率的计算公式,并利用此公式对两种不同工艺制备的薄膜的透过率进行拟合,结果发现理论计算曲线与实际测试光谱曲线基本一致。

基于非余弦膜厚计算公式,提出了利用极坐标简化表征膜厚分布的方法,对单源电子束蒸发的光学薄膜的膜厚均匀性控制进行了研究,同时对修正板的放置位置进行了计算。相对于传统修正板置于蒸发源正上方的方法,采用极坐标法计算得到的修正板位置更有利于控制膜厚分布的均匀性。以蒸发H4和MgF2为例,分别对高、低折射率材料的修正板位置和形状进行计算,并利用这两种材料分别制备单层膜,实测光谱均匀性偏差优于0.3%,证明了所提方法的正确性与可行性。

在加热的BK7基板上，采用电子束蒸发(EB)工艺制备了一系列不同厚度的HfO ₂单层膜，对HfO ₂薄膜生长过程中的折射率非均质性进行了研究。光谱分析表明薄膜非均质性与其厚度息息相关。X射线衍射(XRD)测试表明不同非均质性薄膜对应不同的微观结构；薄膜的微观结构主要由薄膜的生长机制决定。当膜厚较薄时，薄膜不易结晶，呈无定形态，此时薄膜呈正非均质性。如果沉积温度足够高，则薄膜达到一定厚度后开始结晶，此后薄膜折射率就会逐渐下降。随着薄膜继续生长，薄膜晶态结构保持恒定不再变化，非均质性也会因此保持不变达到极值。

研究了1 064 nm HfO2/SiO2偏振分光膜中节瘤的损伤特性。为了研究偏振分光膜中节瘤缺陷种子源粒径大小与损伤阈值之间的关系，在熔石英基板上植入了尺寸和密度可控的单分散性的SiO2小球，并采用电子束蒸发技术在熔石英基板上制备了1 064 nm HfO2/SiO2偏振分光膜。为了便于损伤测试，节瘤缺陷密度控制在20~40 mm2左右，并采取旋涂的措施防止了SiO2小球团聚的现象。为了获得人工节瘤损伤能量的统计值，用脉宽为10 ns的1 064 nm脉冲激光进行了光栅扫描式损伤测试。实验结果表明在偏振分光膜中节瘤缺陷的损伤阈值随着种子源粒径的增大而单调下降。

基于金属氧化物薄膜材料在中波红外波段应用的需求，研究了含水状态的TiO2、HfO2、Ta2O5和Y2O34种金属氧化物薄膜在中波红外波段内（2.5~5 μm）光学常数的色散特性。利用电子束蒸发沉积技术，在超光滑的硅表面制备了4种氧化物薄膜，基于洛仑兹振子介电常数色散模型，通过透射率光谱反演计算了4种氧化物薄膜的光学常数。研究结果表明：4种氧化物均有少量的水分子、羟基，水含量从少到多的薄膜依次为TiO2、HfO2、Ta2O5和Y2O3，在远离水吸收的位置，消光系数从小到大的薄膜分别为TiO2、HfO2、Ta2O5和Y2O3；在电子束蒸发沉积工艺条件下，为了降低水的影响，TiO2和HfO2是中红外波段较为理想的金属氧化物薄膜材料。

短波通滤色片是光学系统,尤其是激光系统中普遍使用的一种薄膜，它的基本结构为（0.5LH0.5L）N。但薄膜的非均质性会产生半波孔现象，从而影响滤色片的光学特性。利用导纳技术分析了折射率非均质性产生半波孔现象的原因：非均质性使常规膜系基本周期内导纳轨迹的终点偏离起点；这种偏离越大，半波孔现象就越严重。优化了常规膜系的基本周期结构，通过在高低折射率膜层之间引入导纳匹配层，使得改良后的基本周期导纳轨迹的终点与起点偏差大大减小，提高了半波处的透射率，从而提出了一种可以抑制由非均质性引起的半波孔现象的短波通设计方法,并依据实际制备工艺进行了误差分析。最终成功制备出了具有超宽透射带的短波通滤色片,实验和理论曲线具有很好的一致性。

We propose and demonstrate two types of narrowband multi-channel filters: transmittance-integrated narrow-bandpass filter arrays and reflectance narrowband multi-channel filters. We develop a combinatorial etching technique possessing 32 elements on a single substrate with which to fabricate these integrated narrow bandpass filters. Double-chamber integrated optical filter arrays are fabricated by use of this etching technique. Reflectance can be achieved by combining metal and dielectric materials. These narrowband multi-channel filters and narrow bandpass filter arrays show good filtering features and can be utilized in many optical applications.