提出并演示了利用宽束离子束刻蚀方法一次性对多个杠铃形金属纳米结构进行“横向抽减”，形成极小纳米间隙，从而实现多个金属纳米间隙结构的快速加工。利用电子束曝光定义图形化抗蚀剂结构，通过传统的金属沉积和湿法剥离将抗蚀剂图案转移至杠铃形金属纳米结构，最后使用宽束离子束刻蚀进行修剪。实验表明，精确控制刻蚀时间可以使杠铃形结构的两个纳米天线间的间隙距离达到10 nm以下，通过结合基于HSQ负性抗蚀剂的图案化工艺，可在HSQ纳米模板上制得悬空金属纳米间隙结构。利用表面结构形貌表征获得刻蚀过程中纳米结构的形态演变规律，并通过系统的实验和模拟验证了悬空金属间隙结构用于表面增强拉曼散射的优势。该方案为多个极小金属纳米间隙结构的一次成型提供了新的思路，在大面积拉曼传感衬底的低成本高效制备方面具有可观的应用前景。

为了提高窄带滤光膜的有效镀膜面积，用电子束与离子辅助沉积技术制备了大尺寸光通信滤光膜。利用离子束刻蚀原理修正膜层均匀性，研究了离子源参数对Ta₂O₅和SiO₂两种材料膜层均匀性的影响；同时通过Macleod膜系设计软件对实验结果进行反演分析，改善了滤光膜通带波纹。最终制备的窄带滤光膜满足光通信技术要求，有效镀膜面积可达2 123 mm²。

Ni80Cr20合金薄膜在可见光波段展现出很好的光学中性度。真空镀膜系统中石英晶振膜厚传感器的测量误差是导致薄膜的实际光密度值偏离设定值的主要原因。为此，提出了一种提高中性密度滤光片光密度值精度的制备方法，即采用真空镀膜结合离子束蚀刻技术，通过对镀膜和蚀刻参数的精确控制，实现对薄膜厚度的精密调控，将光密度值的相对误差控制在±2%以内，绝对误差不超过±0.01，使得薄膜的厚度调控量处于原子层尺度，满足了滤光片在高精度要求下光谱系统中的使用要求。同时验证了中性密度滤光片在离子束蚀刻微量减薄后，依旧拥有良好的光学性能和表面平整度，使得离子束轰击蚀刻薄膜技术成为一种新的且可靠的薄膜厚度微量调控方法。

高衍射效率的凸面闪耀光栅是高光谱分辨率成像光谱仪的核心分光元件，其制作方法包括机械刻划法、电子束直写法、X射线光刻法、全息离子束刻蚀法等，其中全息离子束刻蚀法因为具备良好的各向异性，不受尺寸与曲面形状限制，杂散光低，完全没有鬼线，制造时间短等优点成为现今光栅制造领域常用方法之一。传统全息离子束刻蚀凸面光栅时基底的弯曲会导致槽形闪耀角的不一致性，并且在制作小闪耀角凸面光栅时基底表面会有部分区域无法被刻蚀和槽形曲面不连续的现象，而摆动刻蚀凸面闪耀光栅可以克服上述缺点。对全息离子束刻蚀方法制作凸面闪耀光栅多方面进行了综述。