离子源作为一种离子束发射装置, 常用于光学薄膜的制备中, 但离子束中包含各种能量的离子, 在光学薄膜制备过程中严重影响着薄膜成型后的微观结构和性能。针对目前国内外离子源普遍存在输出能谱过宽的缺点, 以电磁场理论为基础, 并对各能级的离子运动轨迹进行了仿真分析, 设计了一种离子能量筛选器, 仿真结果表明, 经过筛选器筛选后能有效剔除过高和过低能量的离子, 偏离中心离子能量负100 eV的筛选率, 已达到82.24%, 在光学薄膜制备领域中具有良好的应用前景。

短中波红外探测系统能够同时响应短波红外及中波红外两个波段，可以满足复杂探测环境的使用要求，在军用及民用方面获得了广泛应用。为提高红外探测器的精度，缩短响应时间，需要研制满足系统要求的宽波段高透过率薄膜。结合Baumesiter减反射膜设计理论，对变尺度算法的评价函数进行了优化，建立了新型加权评价函数模型，在2.6~3.3 μm的水吸收波段，根据模型设计了低敏感度高容差的膜系结构。并针对水吸收波段优化制备技术，研究了不同离子源辅助沉积参数对 MgF2光谱特性的影响，同时采用阶梯性退火工艺，得到了一种有效降低水吸收的方法。最终所制备的薄膜在1.5~5 μm波段范围内光谱透过率大于96.5%。

研究了一种用于红外线治疗仪的新型滤光片.该滤光片通过对红外线治疗仪光源所发出的光进行选择性滤波, 能够降低部分波段光的承载能量, 提高治疗仪的安全使用性能.针对红外线治疗仪对滤光片的使用要求, 选择Ti3O5和SiO2作为高低折射率材料, 采用电子束加热蒸发方式, 配合离子辅助淀积技术, 利用石英晶控控制法对膜层厚度进行监控, 通过反复优化各项工艺参量, 制备出在600-1 200 nm波段平均透过率高于92%, 300-550 nm、1 270-2 000 nm波段平均透过率低于2%的宽波段带通滤光片.研究中运用 “拆分技术要求”的设计思想, 对颜色片进行双面镀制, 解决了单面膜层过厚难以制备的问题, 降低了制备难度, 易于批量生产.测试结果表明, 该滤光片满足使用要求.

蓝光激光器在生物工程、激光显示屏、激光医疗以及侦查通讯等众多领域都有着重要应用，而谐振腔作为激光器的重要组成部分，如何合理有效地激发出蓝光更是研究的重点。针对蓝光激光器的使用要求，以Nd:YAG作为基底，Ta2O5和SiO2分别作为高低折射率材料，利用电子束真空镀膜设备，双离子源辅助沉积的方法进行谐振腔面膜的制备。借助膜系设计软件对实验进行模拟分析，优化改善电场分布，减小激光对薄膜的损伤，详细地叙述了极值法累积误差产生的原因，以及镀膜材料的色散引起的短波区和长波区的监控差异，通过分析折射率所引起的光学厚度变化，调整修正因子，最终制备出了光谱性能好，吸收小，化学性能稳定的滤光膜，满足蓝光激光器的使用要求。

利用离子束溅射诱导实验方法，在单晶Si（100）基底上辅助沉积银膜，研究了低能Ar+离子束30°入射时，不同离子束能量和束流密度以及基底温度对Ag纳米结构的影响.结果表明：在较低基底温度下（32 ~100℃）辅助沉积银膜，膜层表面会呈现排列紧密、晶粒尺寸一致的金字塔状纳米结构.当温度升高时（32~200℃），纳米微结构横向尺寸λc迅速增加，而粗糙度先减小(32~100℃)后迅速增大(100~200℃)； 当离子束能量1 400 eV、束流密度15~45 μA/cm2时，在相同温度下，随着离子束束流密度的增大，纳米晶粒横向尺寸基本不变，粗糙度略有增加；当离子束流密度为15 μA/cm2、能量1 000~1 800 eV时，在相同温度下，随着离子束能量的增加，银纳米结构尺寸增加，而表面粗糙度先增加，然后缓慢减小.自组织纳米结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果.

在空间光通信系统中，为满足光学系统对滤光膜的特殊要求，研制出了一种近红外宽截止窄带滤光膜，实现了降低深背景范围内杂散光干扰的要求.通过对薄膜材料特性的研究、膜系设计曲线的不断优化，得到了相对易于制备的窄带滤光膜结构；采用电子束加热蒸发及离子辅助沉积技术制备薄膜，采用光控加晶控同时监控的方法监控膜层厚度，通过不断优化工艺参量，提高中心波长处的透过率，最终成功得到了光谱性能较好的滤光膜.经光谱测试表明：所镀膜层在800～1 530 nm、1 600～1 800 nm波段平均透过率低于0.3%，1 565 nm单点透过率高于92%，通带半带宽为18 nm，满足光学系统的使用要求.

为了改善光学镜头表面的耐污染性, 选取新型抗油污含氟有机材料、氧化铟锡导电薄膜材料、TiAl合金以及SiO2做为中、高、低折射率镀膜材料.借助TFCalc软件进行膜系设计, 采用离子源辅助沉积的方法, 通过电子束真空镀膜设备进行制备.对比实验发现, 不同的真空度环境以及不同的膜层厚度, 对于薄膜的防油污性能的影响有所差异.通过对防油污性能的测试, 不断优化沉积工艺参量, 获得了在350~700 nm波段平均理论反射率小于1%的宽带减反射膜.该薄膜具有憎水憎油抗污染能力, 牢固度好, 抗辐射能力强, 可应用于**、医疗、民用等各个领域.

在K9玻璃基底上将两种物理性能完全不同的薄膜形成组合膜系层, 实现了抗电磁干扰、高透光的效果。技术指标为: 在400nm-1100nm宽波段范围平均透光率不低于90%; 为达到良好的抗电磁干扰屏蔽效果, 抗电磁屏蔽其方块电阻值为4±0.5Ω/口。为满足设计技术指标要求, 计算设计了抗电磁干扰与减反射复合膜系结构, 进行了镀膜工艺实验。实验结果表明, 通过采用离子束辅助沉积工艺技术, 可改善光学薄膜的微观结构, 进而提高了复合薄膜的光学、物理性能和膜层的稳定性。

中红外带通滤光片在航天、气象、遥感等领域有着重要的应用，峰值透过率和通带半宽度是带通滤光片的重要指标，主要取决于光学薄膜的膜系结构和具体设计。论述了一种在锗基底上采用锗和硫化锌两种材料设计并成功制备出中红外带通滤光片的方法。详细介绍了镀膜材料的选择以及这种方法的设计理论，给出了膜系结构，运用离子辅助沉积工艺在ZZSX-1100镀膜机上制备出了这种滤光片，测试结果表明：所制备的滤光片峰值透过率达到87%以上，通带半宽度为70 nm，光谱性能稳定，膜层致密，附着力好，膜系结构简单，易于实现。

针对可见/近红外宽谱段光谱仪探测器窗口的使用要求，选择TiO2、M1和SiO2分别作为高、中、低折射率镀膜材料，通过不同方案对膜系进行了优化设计和比较。采用电子束蒸发兼离子束辅助沉积技术，通过不断调整工艺参数，得到了光学性能优良、制备重复性好、牢固度强且致密的可见近红外宽带增透膜。该增透膜在(650±10) nm、900~1 100 nm和(1470±10) nm三波段内平均透过率≥99%，在620~1 550 nm宽波段内整体平均透射率≥97%，满足了光谱仪探测器窗口的实际使用要求。