中波红外焦平面探测器因在红外制导导弹、红外夜视仪等**领域的重要性而被广泛关注，其中带通滤光膜具有滤除杂散光和保护探测器的作用。本研究的目的是针对中波红外焦平面探测器滤光膜的关键技术问题，通过分析、选材、优化等方法，制备出性能良好的中波红外带通滤光膜。以Ge为高折射率材料和基底，以SiO为低折射率材料，设计了带通膜系结构。不仅实现了在0°入射角下对295～505 m波段大于92%的高透过率、通带宽度优于37～48 m的常规应用，而且对295～505 m之外的其它波段也能达到良好的截止效果。经测试，其光洁度、牢固性等各方面性能良好，可以很好地应用于中波红外焦平面探测器。

硫系玻璃是一类优秀的红外光学镜片材料，但其热膨胀系数较大，与Si、Ge等红外光学材料相比，硫系玻璃镜片在镀膜过程中产生的残余应力较大，镀膜后面形变化较大。研究膜层中应力并优化应力的控制方法，可以提高薄膜的力学性能。本文通过测量在As40Se60硫系玻璃上镀膜前后基底的变化量来研究基底上不同材料膜层的残余应力情况，同时使用ANSYS软件对As40Se60/ZnS/Ge/ZnS/Ge/ZnS/YbF3/ZnS红外光学镜片膜系结构的热应力进行理论计算与仿真，验证了模型的合理性。分析了膜系结构中热应力在轴向与径向分布情况，结果显示：轴向热应力主要集中在膜层部分，表面膜层的热应力最大；径向热应力呈均匀分布，在边缘发生突降。分析了最外层保护膜的热应力与沉积温度、相邻膜层、不相邻膜层和基底的关系，结果表明：沉积温度在110 ℃到200 ℃的范围内，保护膜的热应力与沉积温度成正比；相邻膜层和不相邻膜层的厚度和材料均不影响保护膜的热应力；基底的厚度会对保护膜的热应力产生影响。

选取TiO₂和SiO₂作为高、低折射率材料，采用传统设计方法（将长波通膜系和短波通膜系分别镀制于基底两侧，厚度分别为1.67 μm和8.67 μm）设计了蓝宝石基底宽截止高Q值带通滤光片。为避免膜厚差值过大导致的滤光片面形变化较大问题，重新调配了基底两侧的膜系，优化后两侧膜层的数量分别为49层和50层，膜层厚度分别为5.73 μm和4.22 μm。采用电子束蒸发物理气相沉积法镀制薄膜，并用分光光度计测试了样品的透过率。实验结果表明，样品在通带（521~596 nm）内的平均透过率达到96.59%，在截止区域的平均透过率为0.076%，通带矩形度为0.95，通带两边过渡带的陡度均为0.89%，具有高Q值的滤光片特性。此外，实验曲线和设计曲线的一致性较好，验证了优化两侧膜系结构的有效性。

防晒霜作为常见半流体物质，利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术直接烧蚀并检测很难得到较好的效果，为此采用薄膜制样的方法对防晒霜样品进行预处理。探讨了薄膜厚度和基底材料种类对光谱信号的影响，确定了LIBS检测的最优实验条件。在最优条件下检测，经线性拟合计算得到Cd元素的检测限为2.17 μg·g^-1，此检测限已达到了国家规范要求。实验结果证明了LIBS技术可用于防晒霜中重金属元素定量分析，这为化妆品中重金属元素检测提供了依据。

光学薄膜技术广泛应用于几乎所有的光学系统、光电系统和光电仪器。新型探测器的发展对1～3 m近红外波段附近的能量响应提出了滤波的要求。从电磁场理论和麦克斯韦方程出发，介绍了光学薄膜的设计理论，论述了带通滤光膜的设计方法。基于Optilayer软件，以氧化铝为基底，设计了一种工作波段为13～27 m的近红外带通滤光膜。考虑到镀膜材料的匹配性问题，选择硫化锌和氟化镱作为高、低折射率材料。采用长波通与短波通相结合的设计方法，并用Optilayer软件完成了膜系的计算和优化。在氧化铝基底双面镀制膜，用电子束蒸发和离子束辅助沉积的制备工艺完成了膜系镀制。用分光光度计对制备样品进行了透过率测试。结果表明，在13～27 m设计波段，样品的平均透过率大于95%，符合带通滤光膜的设计要求。

激光化学气相沉积技术(LCVD)相较于传统化学气相沉积技术具有低沉积温度、高膜层纯度、高沉积效率等特点，在各类功能薄膜材料制备上有着巨大的应用前景。围绕激光化学气相沉积技术，本文详细阐述了激光热解离、激光光解离与激光共振激发解离作用机制，同时介绍了各类LCVD的常用设备，着重总结了LCVD在金属材料、碳基材料、氧化物材料以及半导体材料等各类材料制备应用上的最新研究进展，特别介绍了LCVD制备过程中常用的检测与分析方法，最后讨论了激光化学气相沉积技术目前所面临的挑战与机遇，并展望了该技术的发展前景。

激光诱导击穿光谱（LIBS）结合传统的压片制样方法用于检测大米中镉（Cd）含量的灵敏度较低，为此提出使用薄膜制样的方法来提高LIBS检测大米Cd含量的灵敏度。通过在载玻片上刮涂大米悬浮液，制备了大米薄膜样品，探讨了薄膜制样在提高大米Cd含量检测灵敏度与准确度方面的可行性。分别在压片样品和薄膜样品上，对光谱仪延时时间和激光能量做了优化，分析了最佳激光能量不一致的原因。优化实验条件后，对比了压片样品和薄膜样品的LIBS光谱差异，通过实验分析了薄膜增强的原理。相较于传统的压片制样，薄膜制样的Cd谱线强度提高了5~7倍，检测限降低了1/9。薄膜制样的方法改善了LIBS技术检测大米中Cd含量的能力。

为了满足空间光电系统对复合探测的需求, 本文针对一种波导栅极薄膜空间复合探测用微通道光电倍增结构展开制备工艺方法研究.从微通道板光电倍增和空间电子束分流调制的角度出发, 阐述波导栅极薄膜复合探测器件工作原理以及在制备过程中的约束条件;为了确定栅极结构的制备特性参数, 依据适用于低能电子在多元介质中发生散射的物理模型, 分别研究了栅极复合薄膜膜层厚度、入射电子能量对波导栅极薄膜中入射电子渡越轨迹的影响;通过汲水法获取自支撑有机隔离薄膜采用优化电阻热蒸发镀膜技术,实现了波导栅极薄膜的纳米尺度制备, 并利用可视化的手段对其复合膜层结构予以表征; 最后, 从复合探测功能角度在专用真空测试系统中验证了该栅极薄膜复合器件的可行性.

采用传输矩阵法和蒸发镀膜工艺,设计并制备了一种中、远红外双波段兼容隐身的光子晶体薄膜。测量了该光子晶体膜层的实际厚度和中、远红外光谱反射率,所得结果与理论设计相吻合。研究结果表明,与红外隐身涂层和常规迷彩布两种传统红外隐身材料相比,光子晶体薄膜在中、远红外双波段抑制红外辐射的能力最强;室外环境辐照对光子晶体薄膜在8~14 μm及3~5 μm波段隐身效果的影响较小。