自倍频激光晶体同时具有激光及非线性光学性质，可在单个晶体器件中完成激光和倍频过程。该类晶体制备的激光器具备结构简单、体积小、稳定性好等优点，可满足现代化信息社会对高集成光电器件的要求。晶体镀膜是激光晶体得以应用的重要环节。依据Yb∶La₂CaB₁₀O₁₉(Yb∶LCB)晶体特性、技术参数及光学薄膜设计理论，选择Ta₂O₅和SiO₂分别作为高、低折射率材料，利用OptiLayer和Zygo干涉仪表征薄膜的光学性能和表面粗糙度，分析了离子源偏压对折射率和表面粗糙度的影响规律，并确定了离子源参数。采用光学监控和石英晶控相结合的方式，精准控制各膜层厚度，降低薄膜厚度的监控误差。测试结果表明，制备的Yb∶LCB晶体器件成功应用于590 nm激光输出系统。

随着**隐形、太阳能转换以及激光热处理等技术研究的日益深入, 对表面吸收膜的技术要求不断提高。为满足太阳光谱吸收的要求, 研制了一种在400~2500 nm波段具有强吸收作用、适应多种基底的光学薄膜。通过分析吸收理论, 建立吸收结构模型, 并结合材料的特性研究, 实现了吸收膜的设计。采用真空离子辅助沉积技术, 根据逆向反演法, 对“分步沉积”工艺二次优化, 制备了太阳光谱强吸收膜。测试结果表明, 研制的吸收膜在400~2500 nm波段的平均吸收率为98.15%。制备的吸收膜通过了机械牢固度测试, 与基底能够很好地结合。

设计了45°入射反中波透长波分束膜系,并进行了误差仿真分析。选用“Ge+ZnS”和“ZnS+YF3”两组高、低折射率材料,采用离子辅助电子束蒸发技术,经过大量的镀制实验与工艺改进,解决了薄膜应力累积、不牢固、波长易偏移等问题,获得了45°入射中波红外3.7～4.8 μm波段反射率R≥98%,长波红外7.7～10.3 μm波段透过率T≥95%、光学性能良好的反中波透长波红外分束膜。镀膜样品一次性通过了GJB 2485-1995规定的高低温及附着力试验。试验结果表明,膜层致密性和附着力良好。

利用国内最大箱式高真空镀膜设备ZZS3600，开展了双离子束辅助反应蒸发技术及光学薄膜厚度均匀性研究。借助MarkⅡ离子源辅助反应蒸发技术，对Ta₂O₅、SiO₂常见的高、低折射率光学薄膜进行了制备与特性分析。结果表明：在蒸发源与沉积基底距离较大的镀膜环境下，具有低能、高束流密度离子源有利于薄膜结构的致密化，薄膜性能的改善。根据大口径光学元件尺寸，结合真空室空间几何配置，开展了行星及单轴转动方式下镀膜膜厚均匀性的研究。行星转动方式下，分析了直径140 cm行星盘工件膜厚均匀性，无修正挡板运行时膜厚不均匀性优于0.4%。单轴转动方式下，分析了200 cm光学元件膜厚均匀性，并通过设计修正挡板将膜厚不均匀性控制在0.6%以内。采用双离子束辅助反应蒸发技术有利于实现高性能大口径光学薄膜的制备。

依据光学薄膜理论, 建立膜系优化评价函数, 利用软件优化膜系, 实现0°-75°入射宽光谱P光分光膜的设计.选择H4和MgF2作为高低折射率材料, 采用电子束及离子辅助沉积技术, 来制备该分光膜.通过对膜层厚度误差分析, 用晶控片单独控制相对敏感度较高的膜层, 解决了薄膜制备过程中不能精确控制膜厚误差的问题.运用逆向分析法对实验测试结果进行模拟分析, 通过改变膜厚修正因子, 使P光透射光谱曲线更加平滑.光谱测试表明P光垂直入射平均透过率为60.3%, 满足系统使用要求.

在空间光通信系统中，为满足光学系统对滤光膜的特殊要求，研制出了一种近红外宽截止窄带滤光膜，实现了降低深背景范围内杂散光干扰的要求.通过对薄膜材料特性的研究、膜系设计曲线的不断优化，得到了相对易于制备的窄带滤光膜结构；采用电子束加热蒸发及离子辅助沉积技术制备薄膜，采用光控加晶控同时监控的方法监控膜层厚度，通过不断优化工艺参量，提高中心波长处的透过率，最终成功得到了光谱性能较好的滤光膜.经光谱测试表明：所镀膜层在800～1 530 nm、1 600～1 800 nm波段平均透过率低于0.3%，1 565 nm单点透过率高于92%，通带半带宽为18 nm，满足光学系统的使用要求.

通过非线性光学频率变换的方式, 1 064 nm YAG激光可获得355 nm、266 nm波长的激光。在此系统中工作的反射镜必须同时满足两个波段的高反射。根据薄膜设计理论选择合适的镀膜材料, 采用电子束离子辅助沉积工艺, 经过参数优化和反复试验, 在石英基片上制备了355 nm反射率为97.9%, 266 nm反射率为96.8%的双波段反射镜, 且在紫外波段355 nm的激光损伤阈值为1.76 J/cm2, 266 nm为1.12 J/cm2。测试结果表明, 此反射镜的各项性能满足使用要求。

研究了离子辅助沉积(IBAD)电子束蒸发和传统电子束蒸发两种镀膜方式在Si（100）面基底所镀SiO2光学薄膜的特性。特别是在离子辅助沉积下, 分析了不同工艺条件改变对SiO2光学薄膜的光学特性的影响。结果表明, 无论表面形貌、折射率均匀性, 还是湿度稳定性, 离子辅助电子束蒸发都优于传统电子束蒸发的SiO2光学薄膜, 在离子辅助沉积条件下, 薄膜折射率在40～160℃范围随衬底温度的升高而提高, 镀膜时真空度为1.5×10-3Pa、沉积速率为5nm/s、离子源驱动电压为285.4V、离子源辅助气体分压比PAr∶PO=1∶1时, SiO2光学薄膜的光学特性最好。

为了满足光通信中对光纤端面镀多层膜的特殊需求, 分析了光纤端面镀制截止滤光膜所存在的难点问题, 利用TFCalc薄膜设计软件, 采用解析法设计了一个初始膜系, 再结合梯度优化法对初始膜系进行优化处理, 成功设计出具有较好光谱性能的光纤端面截止滤光膜的膜系, 并对德国莱宝APS1104型镀膜机进行了内部结构和镀制工艺的改进, 最终采用离子源辅助沉积进行低温镀制, 获得了性能优良的光纤端面截止滤光膜。结果表明, 在光纤端面镀制多层的截止滤光膜, 虽然存在很多困难, 但选择合适的膜系和镀制工艺, 依然能获得符合实际要求的滤光膜。

可见与红外的制导系统作为一种制导手段，在**领域得到了越来越广泛的重视。为了满足红外光学仪器的使用要求，根据薄膜光学理论对可见红外3个波段进行了膜系设计；对几种常用的可见与红外材料进行对比，分别用硫化锌和氟化镱作为镀膜材料。通过电子束加热蒸发的方式，配合离子辅助淀积技术，在锗基底上制备了多层介质膜，在450~950 nm波段平均反射率约为91%，3.7~4.8 μm和7.5~9.0 μm红外波段平均透射率约86%。该薄膜将多个波段的要求集为一体，可使光学仪器的结构得到简化。测试结果表明，此薄膜各项指标满足使用要求。