红外光学元件是红外光学系统的核心部分之一，硫系玻璃具有透过波段宽、消色差和消热差性能好、原材料来源广泛的特点，是一类优异的红外光学材料，在红外领域具有广阔的应用前景。但相比其他红外光学材料，硫系玻璃具有热膨胀系数大、软化点温度低的特点，其待镀膜表面的加工和薄膜沉积难度较大。本文介绍了硫系玻璃待镀膜表面的加工方法，综述了在硫系玻璃元件表面镀增透膜和保护膜的方法及研究进展，归纳总结了硫系玻璃待镀膜表面加工和镀膜现状及存在的问题，并展望了其光学表面制备和镀膜的发展趋势。

采用垂直无籽晶气相升华法生长出直径37 mm的优质硒化镉(CdSe)单晶体，并沿光轴方向切割出20 mm×20 mm×3 mm的CdSe波片初胚。经研磨和抛光，在2~20 μm波段CdSe波片的红外透过率约为70%。为进一步提高波片的透过率，采用Essential-Macleod软件辅助设计方案，选用YF3和ZnS为双层增透膜材料，并获得最佳的膜系厚度。镀膜后的CdSe波片在6~12 μm波段透过率达到90%，在10.5 μm处的透过率最高，峰值高达99%。

在考虑折射率色散效应基础上, 以加权平均反射率作为评价函数, 通过智能优化算法对空间硅太阳电池减反射膜进行优化设计, 得到了最佳的膜厚参数, 并与不考虑色散下设计的减反射膜进行了比较。对MgF2/TiO2, SiO2/ TiO2双层减反射膜, 与不考虑色散情形相比, 考虑色散下优化后的最小加权平均反射率分别减小了36.6%和37.6%; 对具有厚度为15 nm的SiO2钝化层的硅太阳电池的MgF2/TiO2, SiO2/ TiO2减反射膜重新优化设计, 与不考虑色散情形相比, 考虑色散下优化后的最小加权平均反射率分别减小了43.9%和33.7%; 对具有不同厚度钝化层的空间硅太阳电池, 在考虑色散下进行了减反射膜的优化设计。结果发现, 随着钝化层厚度的增加, 所得减反射膜的最小加权平均反射率也随之增大, 减反射效果越来越弱。最后, 在考虑与未考虑色散情形下, 将钝化层膜厚也作为反演参量后重新设计。结果表明: 在色散情形下所设计的减反射膜更佳, 对于MgF2/TiO2/SiO2(钝化层)膜系, 最佳膜厚参量为d1(MgF2)=97.6 nm, d2(TiO2)=40.2 nm, d3(SiO2)=4.9 nm; 对于SiO2/TiO2/ SiO2(钝化层), 最佳膜厚参量为d1(SiO2)=85.1 nm, d2(TiO2)=43.4 nm, d3(SiO2)=1.8 nm。

基于VO2/Si3N4/Al结构设计了一种发射率可调控的智能辐射器 (SRD)。通过薄膜特征矩阵理论SRD的光学特性进行分析, 结果表明VO2的厚度决定了SRD的辐射能力, 其调控光谱范围与介质层Si3N4的厚度密切相关, 优化后的SRD发射率调控范围为0.38。采用MgF2/Si3N4双层减反膜进一步优化SRD, 使其低温(20 ℃)和高温(100 ℃)发射率分别达到0.30和0.91, 调控范围扩大至0.61。利用有限时域差分法分析了有无减反膜时SRD的辐射场分布, 结果表明减反膜可以提高SRD的温度调控效率, 增强空间复杂环境适应能力。设计思路对高性能SRD的制备和航天器热控系统的轻量化具有重要意义。

分析了视场展宽迈克耳孙干涉仪(FWMI)用作高光谱分辨率激光雷达(HSRL)光谱滤光器时一个未引起广泛重视却又非常重要的问题：FWMI增透(AR)膜反射率容差评估。由于FWMI不同材料分界面的AR 膜无法做到100%透射，一旦光线经过该表面，将引起部分光被反射，且这部分光线将成为游离光线在干涉仪主体中不断被多次反射。分析了AR膜反射率导致的多次反射对FWMI滤光性能的影响机理，并采用光谱分离比(SDR)作为性能量化指标，提出了一种迭代算法来定量评估FWMI光谱分离特性与AR膜反射率的关系。分析结果表明，AR膜反射尽管对大气分子散射信号的透射率影响不大，但会较大的降低FWMI对气溶胶散射信号的抑制能力，最终总体上导致SDR 的降低。本方法对FWMI AR 膜反射率容差评估具有较大的参考价值，是保证FWMI良好设计性能的重要方面之一。

通过自组装技术在玻璃基底上制备了二氧化硅薄膜的亚波长多孔结构, 这种类似于多晶的胶体晶体结构其特征尺寸约为90 nm, 通过不同的提拉速度可以实现可见到红外不同波段的增透。系统研究了胶体乳液浓度、基片提拉速度对亚波长多孔薄膜透射谱的影响, 探索了在不同波段实现高效率增透的最佳制备条件。通过等效介质理论(EMT)分析了这种亚波长多孔薄膜的光学特性, 结果表明控制亚波长多孔结构的占空比可以改变等效膜层的折射率实现高效率增透。通过扫描电镜(SEM)表征了多孔膜的表面形貌, 并通过图像处理的方式得到二氧化硅纳米粒子的占空比因子。实验结果表明: 在一定范围内, 提拉速度不同, 对应的等效膜层的折射率会不同, 膜层的透射率也不同。组装这种亚波长多孔纳米微结构最高增透率达到99.8%, 且具有一定的宽带增透效果, 通过控制膜层的厚度可以实现从可见光到红外波段的有效调谐, 其在1 064 nm处的损伤阈值为21.74 J/cm2。

电势诱导衰减(PID)能够导致光伏组件功率在较短时间内出现大幅衰退，而PID 现象的产生主要和封装材料及太阳电池表面处理等方面有关。针对太阳电池片的镀膜工艺设计实验，测试并分析了正常工艺和防PID 工艺制作的SiNx减反射膜厚度、折射率、反射率、镀膜前后的少子寿命以及单晶硅成品电池片的电学特性。结果表明，相比标准工艺，虽然防PID 工艺制作的单晶硅太阳电池具有较好的钝化效果，但在整个光谱相应范围减反射效果较差是导致转化效率较低的主要原因。电致发光测试表明，防PID 工艺并没有给单晶硅太阳电池带来额外的缺陷，但是防PID 工艺制作的太阳电池在组件应用时却具有抵抗PID 现象及防止金属离子对电池产生破坏的能力。

对电子束蒸发方式镀制的HfO2/SiO2反射膜采用大口径激光进行辐照，采用激光量热计测量了激光辐射前后的弱吸收值。实验发现HfO2/SiO2反射膜在分别采用1 064 nm和532 nm的激光辐照前后薄膜吸收分别从5.4%和1.7%降低到1.4和1.2%。采用聚焦离子束技术分析了激光辐照后薄膜的损伤形态并探究了损伤原因，发现：薄膜在激光辐照下存在节瘤的地方容易出现薄膜损伤，具体表现为熔融、部分喷发、完全脱落3种形态，节瘤缺陷种子来源的差异是导致其损伤机理也存在着巨大差异的主要原因。同时这些节瘤缺陷种子来源也影响着激光预处理作用效果，激光预处理技术对于祛除位于基底上种子形成的节瘤是有效的，原因是激光辐射过后该节瘤进行了预喷发而不会对后续激光产生影响；而激光预处理技术对位于膜层中间的可能是镀膜过程中材料飞溅引起的缺陷是无效的，需要通过飞秒激光手段对该类节瘤进行祛除。

战争环境的多样化和伪装技术的发展,促使具有多波段探测功能的新型光学仪器的发展,多波段减反射膜应运而生。根据多波段减反射膜的实际要求,阐述了基于渐变折射率的多波段减反射膜的设计原理,给出了用高低两种折射率材料的膜系初始结构。简要分析了膜系厚度和层数对光学性能的影响,应用光学薄膜设计软件进行了优化。对ZnS、YF3膜料进行了工艺试验,考虑了多波段减反射膜的抗环境性能,最后给出了实际的研制结果。

激光预处理是提高激光薄膜抗激光损伤阈值的重要手段。对电子束蒸发方式镀制的HfO2/SiO2反射膜采用大口径激光进行了辐照，并采用激光量热计测量了激光辐射前后的弱吸收值。采用聚焦离子束(FIB)技术分析了激光辐照后薄膜的损伤形态并探究了损伤原因，首次采用扫描电镜拍摄到了节瘤部分喷发时的形貌图，并对其进行了FIB分析，为进一步了解节瘤的损伤过程提供了依据。实验发现，激光辐照过后的激光薄膜弱吸收明显降低，激光预处理有效减少了引起薄膜吸收的缺陷，存在明显的清洗效应; 在本实验采用的HfO2/SiO2反射膜中，激光预处理技术对于祛除位于基底上种子形成的节瘤是有效的，原因是激光辐射过后该节瘤进行了预喷发并不会对后续激光产生影响; 而激光预处理技术对位于膜层中间的可能是镀膜过程中材料飞溅引起的缺陷是无效的，需要通过其他手段对该类节瘤进行祛除。