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。

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。

文章在理论方面利用亚波长孔阵结构透射峰位关系公式, 针对光谱探测器件所需要的具备单峰窄带透射特性的介质-金属-介质的三层结构”双玻孔阵”结构模型的窄带单峰透射结果, 基于现有的加工工艺对较常出现的上沿过刻、孔底残留和孔底过刻三种实验误差进行了潜在失效模式分析, 与标准双玻孔阵模型对比结果, 分析得到加工误差对窄带单峰透射的各种影响及产生的机理。对利用双玻孔阵结构的异常透射原理对入射光进行选择性透过制备出的新型像素级滤光膜系的制备工艺有一定的指导意义。

基于波分式3D技术成像原理,实现了一种宽角度互补三带通滤光膜的设计。通过对薄膜材料的研究,选择合适的材料作为法布里-珀罗滤光片的等效间隔层,改善了大角度入射时的能量分散现象,提高了大角度入射时的通带透过率。通过调节电感耦合等离子体反应气体量,降低了Nb₂O₅材料的消光系数,提高了薄膜在短波处的透过率。实验测试与分析结果表明,所研制的互补三带通滤光膜在0°~30°入射时的通带透过率均在92%以上,且透射光符合色平衡指标,满足设计要求。

以光学薄膜理论为出发点，系统介绍了3.7～4.8 m带通滤光膜的理论设计与优化、实际生产制备以及成品测试方法。考虑到膜料性能及膜层匹配等问题，分别选用锗和一氧化硅作为高低折射率材料，并以氧化铝作为薄膜基底。确定了滤光膜的基础膜系，并使用Filmaster软件对膜系进行了设计和优化计算。在薄膜蒸镀过程中，根据材料选取合适的镀制工艺。通过温度控制、离子辅助等方法研制出了可靠性与光谱特性皆优的带通滤光膜，并对其光谱特性及膜层质量等进行了测试。根据设计目标修改工艺参数，最终确定可行的工艺流程，从而研制出了符合光学性能设计指标的3.7～4.8 m带通滤光膜。

以红外光学和薄膜技术为理论背景, 详细介绍了氧化铝基体表面3.7 μm与4.8 μm双波段带通滤光膜的特性、制备及测试方法。氧化铝(Al2O3)由于其透光区域较宽,牢固度好, 便于光学系统使用而被经常应用于中波红外光学系统中。采用软件优化计算和双面镀制截止带通滤光膜的方案,通过速率控制、离子辅助等工艺方法研制成功了可靠性和光谱特性皆优的双波段带通滤光薄膜。分析认为设计结构和优化算法对于薄膜通带平坦度、截止深度以及透过率有着明显的影响。制备工艺方面, 除了合适的蒸发速率外, 采取缓慢蒸发和弱离子能量辅助也是很重要的关键技术, 最终光谱透过率测试平均大于87%, 通过了环境测试, 符合使用要求。

利用杂质和劣质粮食与优质粮食的近红外吸收光谱不同的特性, 根据光谱中反映测试成分的特征波段的差异对粮食进行光学分选.在光谱进入传感器之前经过滤光片对多个测试波段进行过滤, 降低噪音的影响.本文针对光学筛选系统中核心部件双通道带通滤光片进行研制, 从膜系设计理论出发, 采用了Smith法结合膜系设计软件设计了以周期膜系和非周期膜系相结合的双通道带通滤光膜系, 利用电子束蒸发和离子辅助沉积的方法进行制备并通过数学建模分析, 减小了实验误差对光谱的影响.在1 200 nm和1 450 nm波段得到平均透射率大于97%, 1 000~1 130 nm和1 570~2 000 nm波段平均透射率小于1%的滤光膜, 通过系统测试, 满足使用要求.

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。

介绍了光学薄膜在十八所研制的空间太阳电池上的应用情况.通过高温高真空蒸镀的方法,制备出单层增透膜MgF2,双层增透膜TiOx/SiOy、TiOx/YOy和TiOx/AlOy;通过高真空离子辅助沉积的方法,制备出带通滤光膜.通过应用单层增透膜MgF2,太阳电池的输出功率提高2%;通过应用双层增透膜,太阳电池的短路电流提高36%～48%(硅太阳电池的短路电流提高近48%,砷化镓太阳电池提高近36%).通过应用带通滤光膜,太阳电池的吸收系数降低0.06.