红外高反射薄膜是实现超低损耗光学器件、红外隐身等技术的关键基础材料。根据多层光学薄膜的传输矩阵原理，得到一维光子晶体的反射率和透射率表达式，分析推导了一维光子晶体的能带结构。利用传输矩阵原理，以Ge和SiO2为介质材料设计了28层λ/4一维光子晶体结构。随后，利用有限元法计算其光子能带，使用折射率差值更大的PbSe和SiO2，计算出光子晶体的第一、第二禁带分别为2.01×1013 ~ 4.11×1013Hz和8.13×1013~1.02×1014Hz。优化后的λ/4一维光子晶体结构层数低至14层，实现了3~5 μm和8~14 μm的高反射率。

大口径反射镜高反膜是大口径空间相机光学系统中的重要光学元件。为了观测到更多的目标、获取更多的地球以及空间观测信息, 对大口径空间相机的反向射膜提出了更高要求, 即要求有更宽的工作谱段和更高的反射率, 还要提升基底光学性能, 降低空间环境对高反膜性能的影响以及降低薄膜应力等等。对近年国内外天基大口径空间相机反射镜高反膜研究进行了综述, 概述了针对以上要求所取得的成果。尽管高反膜的设计制造仍面临许多困难, 但随着研究的深入与新方法的提出, 这几方面难点已基本找到解决的途径。

为了提高激光损伤阈值，采用离子束辅助电子束成膜的方法制备具有355，532，1064 nm三个波长的高反膜。首先使用Lambda950型分光光度计对薄膜样品的光谱性能进行测试，然后验证不同的基底材料及不同的基底清洗工艺对薄膜激光损伤阈值的影响，最后在不同的工作真空度下对薄膜的弱吸收能力和激光损伤阈值等进行较为系统的研究，分析薄膜的弱吸收能力与激光损伤阈值之间的联系。结果表明，三个波长下的反射率均满足全固态355 nm紫外激光器所要求的光学性能指标，当工作真空度增加到一定程度时，薄膜的激光损伤阈值与弱吸收值不再是对应的关系，而是存在一个最佳值，说明该高反膜可以用于全固态355 nm激光器中的反射镜。

激光诱导损伤阈值是大功率光学系统中重要参数, 其数值大小对激光系统的输出功率与稳定性具有重要影响。为了突破损伤阈值对激光光学系统输出功率的限制, 科研人员主要从制备薄膜工艺、激光特性、薄膜特性以及薄膜后工艺等方面开展研究。本文介绍了高反膜理论、制备工艺; 综述了近十年来国内外对高反膜损伤研究的成果; 阐述了激光特性、薄膜特性以及薄膜后工艺对薄膜损伤阈值的影响。在此基础上, 对提高高反膜损伤阈值的研究和发展趋势进行了分析与展望。

基于倍频反射膜的设计理论，结合膜系设计软件实现了多波段激光腔面高反射膜的设计。在制备过程中，基于最小二乘法原理建立了残余蒸镀量与膜层厚度之间的关系式，解决了膜厚控制误差累积导致薄膜光谱性能变差的问题。制备的薄膜在457 nm和914 nm波长处的反射率分别为99.9%和99.6%，在808，1064，1342 nm波长处的透射率分别为97.2%、96.8%和93.1%，满足457 nm激光器的使用要求。

针对激光在传输过程中的光能损失，本文根据光学薄膜理论，设计制备了减反射膜和抗激光的高反射膜，并对激光膜的镀膜材料、膜系设计、沉积工艺及离子辅助沉积等参数进行了深入研究。研究结果表明，制备的减反膜的反射率＜02%，激光以25°～65°入射时高反射膜的反射率＞997%。对50 μm光纤和K9玻璃镀膜前后的输出功率测试显示多模光纤的功率平均提高了50%，而K9玻璃的反射功率提高到9985%; 另外，制备的光纤激光器光学膜有效地提高了激光损伤阈值，解决了低温冷镀的膜层牢固性问题。