针对光学系统中可见/红外宽光谱分色片的偏振特性, 采用诱导透射法设计了满足偏振遥感光学系统能量要求的可见/红外宽光谱分色片, 并对其偏振特性进行了分析. 通过计算获得了透射带400~900 nm可见/红外宽光谱分色片的偏振情况, 采用等效层理论在其基底背面设计了偏振调控膜系, 对分色片透射带的偏振度加以调控. 使用needle优化算法, 设定了不同优化目标, 得到了三种不同的设计结果, 在可见光波段的偏振度范围分别为0.013~0.0376、0.068~0.108和0.098~0.147. 设计结果显示分色片透射带偏振特性在一定程度上可调, 调控后可以满足系统对透射光在不同偏振度下的要求.

红外宽光谱增透膜作为红外光学系统中的关键元件,其研究是一项比较复杂而备受重视的工作。针对风云二号辐射计锗窗口的宽光谱增透膜的要求,通过对镀膜材料在既定工艺条件下的光学参数的准确拟合,采用非对称等效层理论,并将材料光学参数拟合值代入到膜系的优化过程中,从而得到能够与实际情况接近的理论设计膜系。经过工艺优化后,研制出的宽光谱增透膜在要求的3.5-4.0 mm,6.3-7.6 mm,10.3-11.3 mm三个通道的平均透射率均大于96％,而11.5-12.5 mm通道的平均透射率大于94％。膜层能够经受住浸泡、高温高湿等一系列环模试验的检验,完全满足项目的使用要求。

锗和一氧化硅是中波红外区域通常使用的薄膜材料, 研究这些材料的特性, 找到最佳制备工艺并拟合出材料的光学常数, 是设计制备中波红外光学薄膜的关键。最佳工艺条件下, 选用以上两种材料, 以蓝宝石为基底, 设计并制备出中心波长为3.5 μm, 相对带宽4.8%的三腔带通滤光片, 其通带透过率可达80%。经光谱测试和环境可靠性实验结果表明, 该中波红外带通滤光片满足工程使用要求。

使用经典洛伦兹谐振子模型对热蒸发制备的锗、硫化锌以及低吸收稀土氟化物薄膜的红外透射光谱进行拟合,得出这些材料在中长波红外区的光学常量.使用这三种材料设计并制备了锗窗口7.7～15μm宽带增透膜系,通过优化设计并且使用长波红外区吸收小的低折射率材料,在长波区(13～15μm)的透过率测量值有明显提高,15μm处的透过率为89.9%.

分析了倾斜入射条件下导致光学薄膜产生偏振的原因, 针对不同偏振态的等效导纳与等效相位进行了分析, 并计算了对称膜层在45°入射条件下不同偏振态的等效折射率与等效相位厚度, 采用等效层方法设计了光学性能良好的600～900 nm波段消偏振宽带减反膜。最后利用电子束蒸发技术制备了薄膜样品, 样品的光谱性能完全能够满足使用要求。其中在600～900 nm波段范围内, 平均反射率均小于1.38%, 反射率的偏振度均低于0.89％。另外, 通过对其理论及实验光学性能、角度敏感性、膜层厚度误差敏感性等方面的分析结果可知, 对称膜层组合法是设计消除倾斜入射下宽带减反膜偏振效应的一种行之有效的方法。

在中长波红外区域,通常使用的镀膜材料都存在相当大的色散和一定的吸收.就目前的测试技术来说,确定这些材料的色散和吸收相当困难.试验基于洛伦兹谐振子模型对热蒸发制备的锗、硫化锌以及稀土氟化物薄膜的红外透射光谱进行拟合,得出这些材料在中长波红外区的光学常数.使用锗、硫化锌和稀土氟化物分别作为高折射率层(H)、中间折射率层(M)和低折射率层(L),设计并制备了从6.8μm～15μm的锗窗口宽带增透膜系,测量结果完全可以满足光机系统的要求.

FY-2气象卫星扫描辐射计可见-近红外窗口滤光片用来获取白天可见光和夜间近红外云图.介绍了窗口滤光片的设计和优化过程;材料的选择和匹配方案;膜层厚度的监控技术;真空室内不同位置基片均匀性的调整方法;滤光片光谱曲线和抗环境性能的测试和分析过程等.经光谱测试和环境可靠性实验表明,研制的该可见-近红外窗口滤光片满足空间工程的使用要求.

红外增透薄膜在航天遥感中有着重要作用.使用了Ge、ZnS、YF3 3种材料,采用Refinement计算机辅助设计的方法,在Ge透镜上研制了6.4～15μm的长波红外增透膜.结果表明:所研制的红外增透膜性能优于光机系统的要求,并在15μm处的透过率达到79%.

利用组合刻蚀法布里珀罗(F-P)干涉滤光片的谐振腔间隔层的方法,制备了集成在一个基片上的8通道中波红外(λ0=2.8 μm)窄带滤光片,通道线宽为0.7 mm,光谱通道定位精度优于1%,各通道相对半峰宽为1%.此法有效提高了成品率,并可满足实现通道数更多,集成度更高的滤光器件发展的需求.

在光学薄膜镀制中,比较片与样品片之间的厚度比例关系是间接监控法成功的重要参数.计算表明,三半波带通滤光片中心位置能大致推测出这一关系,通带形状能粗略反映镀制过程中的变化以及不同膜料间的比例系数差别.后期,作者顺利制作出多个不同中心位置的带通滤光片.