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。

1064 nm Nd∶YAG激光器在医疗领域应用广泛,而1064 nm带通滤光片作为激光器的关键器件对低损耗薄膜提出了更高要求。本文在相同粗糙度的K9基底上,采用TiO₂与SiO₂两种材料以相同氧分压和不同氧分压的方式借助离子辅助制备了1064 nm带通滤光片薄膜。使用分光光度计对薄膜的透过光谱进行表征,光谱特性显示,采用相同氧分压制备的薄膜的透过率较好。利用轮廓仪与扫描电镜分别对薄膜粗糙度以及切面形貌进行表征,结果表明,采用相同氧分压制备的薄膜具有光滑的表面和较规整的膜层。通过软件拟合分析得到了透过率的降低来源于散射的结论。当两种材料的氧分压不同时,镀膜过程中真空度交替切换会导致考夫曼离子源离子束流不稳定,进而导致层间粗糙度增加,从而引起了散射。基于标量散射理论,推导了相关和非相关散射情况下多层膜透过率的计算公式,并利用此公式对两种不同工艺制备的薄膜的透过率进行拟合,结果发现理论计算曲线与实际测试光谱曲线基本一致。

红外带通滤光片是决定红外探测器组件光谱响应范围的重要元件。滤光片光谱的截止波长在低温下会产生漂移, 从而影响组件的光谱响应范围。为探究滤光片在低温下的光谱漂移情况, 选取了几种典型的红外带通滤光片, 并分别在常温和77 K温度下使用自制的低温光谱测试杜瓦对其进行了光谱测试。结果表明, 低温下滤光片的前截止波长均向短波方向漂移。该漂移量的大小主要与工作波段有关。工作波长越长, 漂移量越大。中波红外带通滤光片的截止波长在低温下的漂移量小于100 nm。基片材料对截止波长漂移的影响较小。该结论对于红外探测器滤光片的光谱设计具有重要的参考价值。

本文提出一个基于互补式多波段带通滤光片的 3D投影显示系统，该系统可以使观看者通过特制眼镜获得 3D视觉体验。不同于时分复用和空分复用的 3D显示系统，该系统借助成对的互补式滤光片实现谱分复用。通过设计可以实现两块滤光片的三对互补通带恰好分别覆盖 RGB三色光谱范围，且每对互补通带相互交错几乎不重叠。在本文中，将两台普通的 2D投影仪改造成 3D投影系统，并测量了该系统的光谱、亮度、串扰等参数，其平均串扰 3%，满足 3D显示串扰小于 10%的基本要求。

应对气候变化预测与灾害天气防范等科学难题, 空间观测领域提出高精度的光谱辐射度定标需求。 阵列式光谱辐射计存在内部结构缺陷和光学元器件不理想等问题, 导致杂散辐射, 严重影响光谱辐射度测量结果的准确性。 测量多种典型阵列式光谱辐射计的杂散辐射特性, 考虑外场目标光源与实验室定标光源不一致对杂散辐射修正的影响, 分别基于带通滤光片和可调谐激光器研究紫外杂散辐射修正方法。 首先, 利用不同光谱透过率的带通滤光片, 测量可见及红外光谱辐射引起的紫外杂散信号。 针对杂散辐射分布特点, 建立数学修正模型, 实现高效快捷的杂散辐射修正。 地基验证场的光谱辐射亮度测量结果修正后, 紫外杂散辐射信号显著降低。 对于连续分布的宽谱段光源, 带通滤光片修正法具有实验简便易行、 测试过程高效等优点。 然而, 实现非连续分布或窄带光源的高精度杂散辐射修正存在困难。 为此, 建立基于可调谐激光器的杂散辐射测量系统, 解决了各个像素点杂散辐射线扩展函数的测量难题。 改变可调谐激光器的输出波长, 精细化测量各个像素点的杂散辐射线扩展函数, 再推导出杂散辐射信号分布函数, 通过MATLAB软件将矩阵反演运算, 得到各像素点的杂散辐射修正结果, 实现杂散辐射的高精度修正。 利用不同类型的阵列式光谱辐射计验证了该修正方法, 对于非连续分布的窄带光源, 测量结果修正后杂散辐射信号降低了一个数量级, 并且谱线两边的杂散宽峰显著消除, 大幅降低了紫外波段的测量偏差。 针对不同光谱分布的光源, 建立了两种优势互补的杂散辐射修正方法, 有效改善了阵列式光谱辐射计的紫外测量结果偏差, 进一步确保我国地球观测数据的准确性和国际等效互认。

随着图像识别技术的不断发展,人脸识别系统对虹膜识别滤光片的要求不断提高,光在大角度入射时,光谱偏移量往往较大而导致识别失败,因此急需一种低角度效应良好的带通滤光片。利用光谱拆分原理设计了一种大角度、小偏移量的带通滤光片。通过调节氢气流量使得Si-H在增大折射率的同时仍能保持较低的吸收率,从而改善虹膜识别滤光片的角度效应。基于对薄膜材料沉积工艺的研究,采用一种特殊的膜系结构,解决了因薄膜内部结构疏松而发生的脱膜问题。测试结果表明,该膜系结构能满足虹膜识别滤光片的各项技术要求。

为考察滤光片在低温环境下的可靠性, 镀制了Ge基和宝石基中波带通滤光片, 分别实施了5 min、15 min、25 min、35 min、120 min、300 min的液氮低温试验, 并测试出其透过率曲线, 考察低温对其光谱特性及膜层牢固度的影响。带通滤光片通带区透过率随低温时间增长有逐渐下降趋势, 中心波长出现13 nm的微小偏移, 是所镀制的膜料高、低折射率相对变化使中心波长和截止波长的比值发生变化所致。Ge基材料对温度更为敏感, 在由常温到低温过渡期间, Ge基中波滤光片通带透过率降低幅度比宝石基底的中波带通滤光片大10%。在300 min以内的低温环境下, 2种中波红外带通滤光片均未出现膜层脱落现象。

基于薄膜干涉分光技术开发了多光谱图像采集分析系统样机,样机由分光滤光片、CCD相机、逻辑控制组件和计算机终端软件等组成,并在农产品检测、成分检测等方面开展了多光谱检测技术的实验研究。实验表明,多光谱成像系统能够进行高分辨率的光谱图像采集,并进行光谱重建和聚类等分析。在农产品检验中利用多光谱成像技术能够将霉变的黄豆与优质黄豆进行快速区分;在电解液浓度和成分检验中能够将不同浓度或不同成分的液体进行识别;在笔墨检验中能够将不同油墨的笔迹进行准确有效地判别。

研究了一种用于红外线治疗仪的新型滤光片.该滤光片通过对红外线治疗仪光源所发出的光进行选择性滤波, 能够降低部分波段光的承载能量, 提高治疗仪的安全使用性能.针对红外线治疗仪对滤光片的使用要求, 选择Ti3O5和SiO2作为高低折射率材料, 采用电子束加热蒸发方式, 配合离子辅助淀积技术, 利用石英晶控控制法对膜层厚度进行监控, 通过反复优化各项工艺参量, 制备出在600-1 200 nm波段平均透过率高于92%, 300-550 nm、1 270-2 000 nm波段平均透过率低于2%的宽波段带通滤光片.研究中运用 “拆分技术要求”的设计思想, 对颜色片进行双面镀制, 解决了单面膜层过厚难以制备的问题, 降低了制备难度, 易于批量生产.测试结果表明, 该滤光片满足使用要求.