采用等离子体辅助电子束镀膜法制备了钛酸镧（H4）薄膜，研究了基底温度和离子束流密度等工艺条件及高温退火和等离子体后处理技术对H4薄膜的光学特性和表面形貌的影响。实验发现，适当地提高基底温度和离子束流密度可以提高薄膜折射率和薄膜质量。在基底温度为175 ℃，离子束流密度为120 μA/cm²时，薄膜折射率最高为2.70，且退火和等离子体后处理技术可进一步使薄膜质量得到改善。将优化的工艺参数用于980 nm高反射膜的镀制，并与采用Ta₂O₅、TiO₂作为高反射率材料的高反膜进行了比较，在600 MW/cm²的激光作用下，H4高反膜系的抗激光损伤特性最优。

离子源作为一种离子束发射装置, 常用于光学薄膜的制备中, 但离子束中包含各种能量的离子, 在光学薄膜制备过程中严重影响着薄膜成型后的微观结构和性能。针对目前国内外离子源普遍存在输出能谱过宽的缺点, 以电磁场理论为基础, 并对各能级的离子运动轨迹进行了仿真分析, 设计了一种离子能量筛选器, 仿真结果表明, 经过筛选器筛选后能有效剔除过高和过低能量的离子, 偏离中心离子能量负100 eV的筛选率, 已达到82.24%, 在光学薄膜制备领域中具有良好的应用前景。

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。

短中波红外探测系统能够同时响应短波红外及中波红外两个波段，可以满足复杂探测环境的使用要求，在军用及民用方面获得了广泛应用。为提高红外探测器的精度，缩短响应时间，需要研制满足系统要求的宽波段高透过率薄膜。结合Baumesiter减反射膜设计理论，对变尺度算法的评价函数进行了优化，建立了新型加权评价函数模型，在2.6~3.3 μm的水吸收波段，根据模型设计了低敏感度高容差的膜系结构。并针对水吸收波段优化制备技术，研究了不同离子源辅助沉积参数对 MgF2光谱特性的影响，同时采用阶梯性退火工艺，得到了一种有效降低水吸收的方法。最终所制备的薄膜在1.5~5 μm波段范围内光谱透过率大于96.5%。

以双抛Si片为基底, 采用离子束辅助热蒸发沉积技术研制了1.2~3 μm波段激光薄膜滤光片.采用长波通滤光片与减反射膜相结合的薄膜样品设计方法, 高、低折射率材料分别选用ZnS和MgF2, 综合考虑光谱特性和电场强度分布, 使用TFCale膜系软件设计出1.064 μm高反、1.2~3 μm波段增透的长波通滤光片.长波通膜系膜系结构为G|4H2L1.5H2L2H1.5L2H4L|A, 减反射膜膜系结构为G|3.5H3.5L|A.最终实现1.2~3 μm波段峰值透过率达98.48%, 平均透过率为92.35%, 1.064 μm处透过率为5.09%的光谱特性.对薄膜样品分别采用离子束处理和退火处理, 发现适当的工艺参数, 有助于提高薄膜激光损伤阈值, 当退火温度为250℃时, 其激光损伤阈值可达6.3 J/cm2.本文研究可为近红外薄膜滤光片设计和制备提供参考.

从沉积方式、薄膜厚度、沉积温度和离子束能量四个方面，研究了沉积工艺对氟化镱(YbF3)薄膜可靠性的影响。研究结果表明，相较于电阻加热蒸发方式，用电子束加热蒸发得到的YbF3薄膜，其致密性更好，水汽吸收更少；薄膜太厚或沉积温度太高会加大YbF3薄膜的应力，使薄膜表面出现裂痕，甚至使薄膜脱落；离子束辅助沉积可以增加YbF3薄膜的附着力，改善薄膜的表面质量；随着离子束能量的增加，薄膜的应力先增大后减小。根据以上研究结果得出YbF3薄膜的最佳沉积工艺，并研制出具有良好光谱性能和高可靠性的宽光谱增透膜。

对不同离子束密度条件下辅助沉积的ZnS薄膜进行了物理及光学特性研究。研究结果表明,在离子束辅助沉积ZnS薄膜时会出现非均匀生长现象, 且非均匀性和折射率会随着离子束密度的增加而增大, 薄膜结晶程度也增加。薄膜的非均匀性增加了薄膜制备和设计的难度, 尤其是对多层膜系的制备造成了很大的不确定性。研究结果为红外光学ZnS薄膜的研制提供了重要参考。

利用离子束辅助沉积方法制备单层二氧化铪薄膜,对薄膜样品的折射率、吸收特性进行了研究。实验结果表明,薄膜特性与制备工艺参数有着密切的关系,沉积速率、烘烤温度、离子束流、氧气流量均对单层二氧化铪薄膜紫外光学特性有着不同程度的影响。实验分析了不同工艺因素对单层二氧化铪薄膜的影响,并且找到了在一定范围内的最佳工艺参数。针对可能对紫外波段造成较大散射吸收损耗的微观表面形貌,利用SEM分析了典型工艺因素对表面形貌的影响。

利用离子束溅射诱导实验方法，在单晶Si（100）基底上辅助沉积银膜，研究了低能Ar+离子束30°入射时，不同离子束能量和束流密度以及基底温度对Ag纳米结构的影响.结果表明：在较低基底温度下（32 ~100℃）辅助沉积银膜，膜层表面会呈现排列紧密、晶粒尺寸一致的金字塔状纳米结构.当温度升高时（32~200℃），纳米微结构横向尺寸λc迅速增加，而粗糙度先减小(32~100℃)后迅速增大(100~200℃)； 当离子束能量1 400 eV、束流密度15~45 μA/cm2时，在相同温度下，随着离子束束流密度的增大，纳米晶粒横向尺寸基本不变，粗糙度略有增加；当离子束流密度为15 μA/cm2、能量1 000~1 800 eV时，在相同温度下，随着离子束能量的增加，银纳米结构尺寸增加，而表面粗糙度先增加，然后缓慢减小.自组织纳米结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果.