中波红外焦平面探测器因在红外制导导弹、红外夜视仪等**领域的重要性而被广泛关注，其中带通滤光膜具有滤除杂散光和保护探测器的作用。本研究的目的是针对中波红外焦平面探测器滤光膜的关键技术问题，通过分析、选材、优化等方法，制备出性能良好的中波红外带通滤光膜。以Ge为高折射率材料和基底，以SiO为低折射率材料，设计了带通膜系结构。不仅实现了在0°入射角下对295～505 m波段大于92%的高透过率、通带宽度优于37～48 m的常规应用，而且对295～505 m之外的其它波段也能达到良好的截止效果。经测试，其光洁度、牢固性等各方面性能良好，可以很好地应用于中波红外焦平面探测器。

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。

光学薄膜技术广泛应用于几乎所有的光学系统、光电系统和光电仪器。新型探测器的发展对1～3 m近红外波段附近的能量响应提出了滤波的要求。从电磁场理论和麦克斯韦方程出发，介绍了光学薄膜的设计理论，论述了带通滤光膜的设计方法。基于Optilayer软件，以氧化铝为基底，设计了一种工作波段为13～27 m的近红外带通滤光膜。考虑到镀膜材料的匹配性问题，选择硫化锌和氟化镱作为高、低折射率材料。采用长波通与短波通相结合的设计方法，并用Optilayer软件完成了膜系的计算和优化。在氧化铝基底双面镀制膜，用电子束蒸发和离子束辅助沉积的制备工艺完成了膜系镀制。用分光光度计对制备样品进行了透过率测试。结果表明，在13～27 m设计波段，样品的平均透过率大于95%，符合带通滤光膜的设计要求。

激光化学气相沉积技术(LCVD)相较于传统化学气相沉积技术具有低沉积温度、高膜层纯度、高沉积效率等特点，在各类功能薄膜材料制备上有着巨大的应用前景。围绕激光化学气相沉积技术，本文详细阐述了激光热解离、激光光解离与激光共振激发解离作用机制，同时介绍了各类LCVD的常用设备，着重总结了LCVD在金属材料、碳基材料、氧化物材料以及半导体材料等各类材料制备应用上的最新研究进展，特别介绍了LCVD制备过程中常用的检测与分析方法，最后讨论了激光化学气相沉积技术目前所面临的挑战与机遇，并展望了该技术的发展前景。

线性渐变透过率薄膜元件是光刻系统中光可变衰减器的关键元件。采用电子束蒸发实现了近线性248 nm渐变透过率光学薄膜的设计与制备。通过对敏感度进行计算和优化,基于减反膜基础膜系实现了低敏感非规整膜系的设计。采用紫外光控-晶控组合的高精度膜厚监控措施,可使膜厚的控制精度达到0.3%,误差容忍度达到0.5%。在248 nm S偏振光照射下,采用JGS1熔融石英基片以及Al2O3和SiO2膜料制备的透射膜,在入射角为21°~35°的范围内实现了透过率从10%到97.8%的线性调控,满足光可变衰减器的性能需求。

为了满足空间光电系统对复合探测的需求, 本文针对一种波导栅极薄膜空间复合探测用微通道光电倍增结构展开制备工艺方法研究.从微通道板光电倍增和空间电子束分流调制的角度出发, 阐述波导栅极薄膜复合探测器件工作原理以及在制备过程中的约束条件;为了确定栅极结构的制备特性参数, 依据适用于低能电子在多元介质中发生散射的物理模型, 分别研究了栅极复合薄膜膜层厚度、入射电子能量对波导栅极薄膜中入射电子渡越轨迹的影响;通过汲水法获取自支撑有机隔离薄膜采用优化电阻热蒸发镀膜技术,实现了波导栅极薄膜的纳米尺度制备, 并利用可视化的手段对其复合膜层结构予以表征; 最后, 从复合探测功能角度在专用真空测试系统中验证了该栅极薄膜复合器件的可行性.

采用传输矩阵法和蒸发镀膜工艺,设计并制备了一种中、远红外双波段兼容隐身的光子晶体薄膜。测量了该光子晶体膜层的实际厚度和中、远红外光谱反射率,所得结果与理论设计相吻合。研究结果表明,与红外隐身涂层和常规迷彩布两种传统红外隐身材料相比,光子晶体薄膜在中、远红外双波段抑制红外辐射的能力最强;室外环境辐照对光子晶体薄膜在8~14 μm及3~5 μm波段隐身效果的影响较小。

针对对空间通信的特殊需求, 设计并制备了1 555 nm波段的高透过率、宽带通滤光膜, 该滤光膜在高温高湿环境下能够稳定工作。根据薄膜设计理论, 选取折射率差大的TiO2和SiO2作为镀膜材料, 采用规整膜系进行膜系设计。借助Optilayer软件, 采用针形优化和双面镀膜方法, 得到优化的非规整膜系。采用直接与间接监控相结合的手段监控薄膜生长, 并探讨了薄膜的生长条件。在电子束蒸发离子辅助沉积条件下, 制备出中心波长处透过率达到97%, 带宽为50 nm的滤光膜。在100 ℃高温和-30 ℃低温各保持3 h的条件下, 波长漂移仅02 nm, 具有高的稳定性和可靠性, 满足空间通信的使用要求。