工作于太赫兹波段的功能器件常以硅、锗等高折射率材料为界面，这会导致界面与空气的阻抗失配，从而引起不必要的光能损失。在界面镀制增透膜可以有效减小反射率、增加透射率，从而大大提高器件性能，因此增透膜的研制具有重要意义。基于上述的应用需求，首先介绍太赫兹增透膜的研究意义，然后着重介绍目前国内外制备太赫兹增透膜的几种常见方法，并分析各自的优缺点，最后对太赫兹增透膜的研究进行总结和展望。

真空环境中高功率激光装置光学元件表面的有机物污染是限制其负载能力的原因之一。针对装置中常见的有机物污染和三倍频激光溶胶凝胶减反膜，通过精确控制真空环境中污染源的挥发扩散，制备了有机物质量面密度不同的元件表面，定量研究了有机污染物质量面密度对溶胶凝胶减反膜光学性能及损伤特性的影响规律。实验结果表明：样品表面粗糙度、透过率、损伤阈值等的变化量均与有机物质量面密度成正相关。有机污染物沉积量较少时，由于膜层孔隙被填充，膜层的表面粗糙度略有减小；随着沉积量增加，有机物附着影响表面形貌，粗糙度显著增加。溶胶凝胶减反膜在351 nm波长处的光学透过率随着有机物质量面密度的增加而逐渐降低，这与有机物分子改变溶胶凝胶膜孔隙填充比有关。样品表面的激光损伤阈值变化量和损伤面积随着有机物质量面密度的增加而增加，而且不同有机物沉积量的光学表面的损伤形貌存在显著差异。基于实验结果讨论了有机物影响溶胶凝胶减反膜性能的机理，并探讨了高功率激光系统的洁净度控制方法。

为了满足光电设备窗口片的使用要求, 设计了一种以硒化锌为基底的多波段红外增透膜。为了达到多波段增透的目的, 选取硫化锌、氟化镱分别作为高、低折射率材料, 在硒化锌基底前后表面镀制相同的多波段红外增透膜。最终实现0.808 μm、0.880 μm、0.915 μm处透过率在91%以上, 3.7~4.8 μm和10.6 μm处透过率在95%以上, 并且膜层具有良好耐环境适应性。

设计并制备了一种斜条脊波导结构压应变高偏振度多量子阱超辐射发光二极管。设计的脊波导出光面TiO2/SiO2四层宽带增透膜的TE模式反射率约为10-6, 分析了脊波导角度偏差和膜层厚度偏差对增透膜反射率的影响。实验结果表明, 在250mA直流电流驱动下, 所设计的超辐射发光二极管芯片单管输出功率可达22.7mW, 出射光谱FWHM约为37.3nm, 光谱纹波系数低于0.15dB, TE模式输出光强占主导, 偏振度约为19.2dB。

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备SiO₂溶胶,通过提拉法涂制多孔SiO₂减反膜,并在多孔SiO₂减反膜上涂制一层甲基三乙氧基硅烷(MTES)预聚体。通过疏水的MTES预聚体涂制在多孔SiO₂减反膜上,对多孔SiO₂减反膜的表面进行改性,以提高膜层的环境稳定性。经过表面改性的复合膜层的透过率峰值可达99.67%,折射率为1.231,水接触角达123.6°,在相对湿度为95%的环境中放置475 d后膜层的峰值透过率为99.09%,稳定性提高明显。膜层表面平整,激光损伤阈值约为24.5 J/cm ²。

光伏组件中的玻璃盖板对陷光能力及发电性能有重要影响。本文采用射线追踪的模拟方法, 系统研究了盖板玻璃表面减反膜和微结构对组件性能的影响。研究发现, 玻璃的内表面结构对器件的光学和电学性能的影响可以忽略。减反膜和玻璃前表面图案都有利于器件性能的提高。玻璃前表面结构为45°金字塔时, 光线在空气/玻璃界面能够发生多次反射, 同时在光线逃逸出组件时更容易发生全内反射, 提高了组件陷光性能。最后研究了不同的入射光角度对不同结构的器件性能的影响。结果表明, 金字塔结构在光入射角为0~10°和60~80°时表现出了优异性能, 减反膜在光入射角为20~50°时表现更好; 当同时使用减反膜和玻璃表面结构时, 与平面玻璃相比, 每日发电量可以增加5.6%。

设计了一种双波段太赫兹超材料增透膜结构,该增透膜采用层叠结构,即由两层金属-聚合物构成。通过数值计算得到了两层金属-聚合物结构金属表面的电场分布,分析了两波段超低反射产生的机理,并通过优化聚合物层的厚度与金属单元结构的尺寸,实现了在0.471 THz和1.560 THz两个频点处的超低反射,反射率最低分别为0.0028和0.0025,反射率在10%以内的带宽分别为0.26 THz和0.21 THz。研究结果为实现多波段太赫兹超材料增透膜应用提供了参考。

设计了一种基于站立结构的太赫兹超材料增透膜。利用双开口环站立结构实现了对太赫兹波段反射的抑制，使得该增透膜的反射率最低减小至0.001，反射率在0.1以下的带宽可达0.45 THz。分析了该超材料增透膜的工作机理，研究了两个开口环之间的距离以及聚合物基底的厚度对超材料增透膜性能的影响，并与单开口环结构的增透膜进行了性能对比。仿真及分析结果表明，所设计的超材料增透膜具有优异的宽带反射抑制性能和较大的制作参数容差特性。

针对新型高效叠层砷化镓太阳电池[反向外延生长3 结晶格失配太阳电池(IMM-3J)、反向外延生长4 结晶格失配太阳电池(IMM-4J)]，提出与其相匹配的四层宽带减反射膜的设计方案。利用电子束热蒸发的减反射膜沉积方式，在太阳电池表面制备宽带减反射膜。测量蒸镀减反射膜前后电池反射率的变化，结合外量子效率计算出宽带减反射膜对电池各结短路电流的增益效果。与原有双层减反射膜进行对比，四层宽带减反射膜具有更宽的减反射区域，适用于IMM-3J、IMM-4J电池。利用Essential Macleod 软件模拟分析了宽带减反射膜制备过程中的工艺稳定性，对于膜层的设计作出了进一步的优化。

为了获得用于高功率激光放大器的单层宽带增透膜, 采用有机聚合物聚乙烯吡咯烷酮掺杂调控二氧化硅胶体生长制备了粒度分布更宽广的稳定胶体体系, 通过提拉镀膜工艺, 制备了单层增透膜。采用粒度仪和粘度仪监测胶体的性质, 用分光光度计测量了膜层透过率, 并用X射线能谱分析了膜层结构。结果表明, 聚乙烯吡咯烷酮引入胶体中使得胶体粒度分布更宽, 所得膜层具有折射率渐变特性, 因而膜层具有宽带增透的效果; 膜层在550nm～950nm连续波段内透射率不低于99%。单层宽谱增透膜层不需后处理就可投入使用, 膜层性能稳定, 满足了激光装置片状放大器的运行要求。