电子束蒸发的单层光学薄膜具有明显的柱状结构，薄膜内部折射率的变化较大，由此引起的体散射现象也较明显。基于一阶电磁微扰理论，建立了单层光学薄膜的体散射理论模型，分析了膜层厚度、入射光偏振态、柱状结构因子、非均质性对体散射的影响。研究了纯柱状结构下，电子束蒸发的单层二氧化铪(HfO2)薄膜体散射的角分布散射值(ARS)随着膜层厚度的变化规律，结果表明纯柱状结构HfO2 薄膜体散射的ARS 量级与表面散射完全非相关模型的ARS值相近，并且在特定的膜厚范围内，体散射的ARS值随着膜厚的增大而增大。对于非均质性薄膜，当非均质性一定时，体散射的ARS值随着膜厚的增大而增大；当膜层厚度一定时，体散射的ARS值随着非均质性绝对值的增大而减小。

在加热的BK7基板上，采用电子束蒸发(EB)工艺制备了一系列不同厚度的HfO ₂单层膜，对HfO ₂薄膜生长过程中的折射率非均质性进行了研究。光谱分析表明薄膜非均质性与其厚度息息相关。X射线衍射(XRD)测试表明不同非均质性薄膜对应不同的微观结构；薄膜的微观结构主要由薄膜的生长机制决定。当膜厚较薄时，薄膜不易结晶，呈无定形态，此时薄膜呈正非均质性。如果沉积温度足够高，则薄膜达到一定厚度后开始结晶，此后薄膜折射率就会逐渐下降。随着薄膜继续生长，薄膜晶态结构保持恒定不再变化，非均质性也会因此保持不变达到极值。

短波通滤色片是光学系统,尤其是激光系统中普遍使用的一种薄膜，它的基本结构为（0.5LH0.5L）N。但薄膜的非均质性会产生半波孔现象，从而影响滤色片的光学特性。利用导纳技术分析了折射率非均质性产生半波孔现象的原因：非均质性使常规膜系基本周期内导纳轨迹的终点偏离起点；这种偏离越大，半波孔现象就越严重。优化了常规膜系的基本周期结构，通过在高低折射率膜层之间引入导纳匹配层，使得改良后的基本周期导纳轨迹的终点与起点偏差大大减小，提高了半波处的透射率，从而提出了一种可以抑制由非均质性引起的半波孔现象的短波通设计方法,并依据实际制备工艺进行了误差分析。最终成功制备出了具有超宽透射带的短波通滤色片,实验和理论曲线具有很好的一致性。