为了降低高精密使用场合下多层介质高反射薄膜的表面散射，首先从多层介质薄膜双向反射分布函数(BRDF)出发，理论分析了双向反射分布函数与薄膜界面电场强度的关系。在入射光为正入射且中心波长632.8 nm处的反射率大于99%的要求下，采用SiO₂、Ta₂O₅两种材料设计了膜系G/(HL)⁸/A和膜系G/(HL)⁸H/A，并分析了两种膜系界面的电场强度分布。然后以膜系G/(HL)⁸H/A界面的电场分布为基础对场强进一步优化，得到了膜系G/(HL)⁶0.4L1.6H1.5L0.5H/A。理论计算了正入射条件下三种膜系的双向反射分布函数，发现当散射角为－45°～45°时，膜系G/(HL)⁶H0.4L1.6H1.5L0.5H/A表面的BRDF小于膜系G/(HL)⁸/A和膜系G/(HL)⁸H/A。同时计算了三种膜系表面的总散射损耗(S)，与膜系G/(HL)⁸/A和膜系G/(HL)⁸H/A相比，优化膜系G/(HL)⁶H0.4L1.6H1.5L0.5H/A的S降低了91.44%、37.98%。实验验证了利用膜层界面电场强度调控薄膜表面散射的有效性。

为了研究三层介质减反射薄膜的散射特性减小光学薄膜的散射损耗，以多层光学薄膜矢量光散射理论为基础，利用光学薄膜的总散射损耗与光学薄膜双向反射分布函数的关系，研究了三层减反射薄膜的散射特性，即三层减反射薄膜随着层数增加双向反射分布函数与散射角的关系，以及入射波长变化对于三层减反射薄膜双向分布反射函数的影响。研究结果表明，在界面微粗糙度相关模型下，三层减反射薄膜在中心波长处，具有减反射和减散射效果,其反射率曲线呈明显的“W”形，反射率的极大值出现在中心波长处，而对于完全非相关模型,镜面反射方向上的双向反射分布函数随着波长的增加呈现出单调减小的趋势。

为了研究多层介质高反射薄膜的散射特性减小光学薄膜的散射损耗,以多层光学薄膜矢量光散射理论为基础,利用光学薄膜的总散射损耗与光学薄膜双向反射分布函数的关系,研究了多层介质高反射薄膜分别在膜层界面粗糙度为完全相关和完全非相关模型下入射角和偏振状态对总散射损耗的影响,以及入射波长对总散射损耗的影响。理论研究结果表明,随着入射角的变化p偏振入射光引起的p偏振的总散射损耗强烈依赖于膜层界面粗糙度的相关特性,尤其是在布儒斯特角附近更为明显;此外,通过对介质高反射膜在两种不同模型下的总散射损耗随入射波长的变化与其反射率谱的比较发现,完全相关模型下的总散射损耗与反射率谱的变化趋势一致,完全非相关模型则恰好反之。