采用原子层沉积(ALD)技术在石英管表面制备了薄膜,研究了该薄膜的均匀性,以及石英管的内径、外径、长度对沉积薄膜均匀性的影响。以单波长减反射膜为研究对象,实验测试的反射光谱与仿真结果一致,石英管表面最低反射率可降至0.17%。忽略夹具影响,石英管外壁与内壁的减反射薄膜的非均匀性基本一致,在±1.69%范围内,内外壁表面减反射薄膜的厚度和中心波长相同,且石英管尺寸对内外壁薄膜均匀性无明显影响。利用ALD技术可在大曲率元件的内外表面沉积厚度偏差小且均匀性分布相似的减反射薄膜。

研究了离子束溅射(IBS)制备的Nb₂O₅、Ta₂O₅和SiO₂薄膜的光学特性、力学特性以及薄膜微结构,分析了辅助离子源电压对薄膜特性的影响,并将电子束蒸发、离子辅助沉积和IBS制备的薄膜进行了对比。研究结果表明,IBS制备的薄膜具有更好的光学特性和微结构,同时具有较大的压应力、硬度和杨氏模量;辅助离子源可以改善薄膜的光学特性,调节薄膜应力和减小薄膜表面粗糙度,但对硬度和杨氏模量的影响相对较小。在不同的辅助离子源电压下,IBS制备的Nb₂O₅应力为-152~-281 MPa, Ta₂O₅的应力为-299~-373 MPa,SiO₂的应力为-427~-577 MPa;在合适的工艺参数下,消光系数可小于10 ^-4;薄膜表面平整,均方根粗糙度小于0.2 nm。

设计和制备了一种用于1064 nm分振幅光偏振测量仪(DOAP)的具有多层介质薄膜结构的差分相移分束镜。通过理论分析该DOAP系统的仪器矩阵参数, 得到分束镜的最优参数, 并用离子束溅射沉积方法制备了分束镜样品及其背面的减反射膜, 其实测结果与设计值吻合较好。与单层薄膜分束镜相比, 多层介质薄膜分束镜不受基板、膜层材料, 以及入射角和工作波长的限制, 具有更广泛的应用。

以乙酰丙酮铱[Ir(acac)3]和高纯氧为前驱体，采用原子层沉积(ALD)方法在基板温度为340 ℃的石英玻璃和硅基板上制备了金属铱薄膜。采用反射光谱测试仪、X射线电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等手段对不同厚度薄膜的微结构、表面形貌和光学性能进行了研究。结果表明，原子层沉积制备的Ir薄膜中元素纯度较高（大于95%），表面粗糙度低，并呈现多晶纳米颗粒。同时，Ir薄膜在紫外波段表现出较好的光学特性，可以用于制作Ir金属紫外光栅等光学器件。

为精确测量超快激光色散补偿薄膜的群延迟色散，提出了一种基于窗口傅里叶变换和样条插值去噪算法的新型白光干涉测量方案。计算机模拟表明此方法测试精度可达0.58 fs2。分析了高斯噪声和光强平均效应对测试精度的影响，并使用此方法对实验制备的Gires-Tournois干涉反射镜和啁啾镜进行了测试，在宽光谱范围内测试误差小于10 fs2。该方法相比其他算法可以更快速、更精确地实现薄膜相位信息的提取，具有更高的测试精度和实用性。

基于诱导反射原理设计了一种可见光波段金属介质薄膜结构的反射型彩色滤光片。高吸收铬和高反射铝的应用使它既能获得高反射率又有很高的宽波段截止度，通过改变介质匹配层的厚度实现适当的导纳匹配，得到了反射率大于72%、较高色饱和度的红绿蓝三色滤光片。实验制作了样品，测试结果与设计相吻合。基于半色调技术，采用光刻和剥离工艺制备了不同面积占空比的滤光片阵列，实现了高分辨率、介于红绿蓝三色之间中间色的光学反射单元。

以乙醇钽[Ta(OC2H5)5]和水蒸气为前驱体，采用原子层沉积（ALD）方法分别在基板温度为250 ℃和300 ℃的K9和石英衬底上制备了Ta2O5光学薄膜。采用分光光度计、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等手段对薄膜的光学特性、微结构和表面形貌进行了研究。结果表明，用ALD方法制备的Ta2O5薄膜在刚沉积和350 ℃退火后均为无定形结构，而250 ℃温度下沉积的薄膜其表面粗糙度低，聚集密度很高，光学均匀性优，在中紫外到近红外均表现出很好的光学特性，可以作为高折射率材料很好地应用于光学薄膜中。

设计制备了一种抗紫外(UV)辐射的塑料显示面板的减反射膜。对常用的聚碳酸酯(PC)塑料面板，在垂直入射时，减反膜紫外波段300~380 nm的平均反射率大于99.5%，可见光波段420~750 nm的残余反射率为0.22%；在45°入射时，紫外波段300~360 nm的平均反射率大于98.8%，可见光波段400~700 nm的残余反射率约为0.71%。讨论了PC基板与薄膜的附着力及应力。实验表明，PC塑料显示面板的抗UV辐射性能、减反射性能、使用的角度以及膜层的牢固度均能满足实用要求。

利用琼斯矩阵分析了大角度入射情况时薄膜诱导的偏振像差，通过理论推导提出了减小薄膜诱导偏振像差的膜系设计方法，即在满足最基本的透射率要求的前提下，将尽可能的减小任何入射角度的透射率差和相位差作为膜系优化的两个附加条件。为了验证所提出理论的正确性，分别以不同的附加优化条件设计了两个减反膜进行对比，这两个减反膜分别代表了透射率差和相位差较大和较小的两种不同情况。通过对这两个不同减反膜偏振像差的进一步数值模拟，得到了透射率差和相位差均小的减反膜引发的偏振像差较小的结果，这一结果验证了理论的正确性。

设计了一套迈克耳孙白光干涉仪系统用于测量光学薄膜的反射相位,并由此反推单层薄膜的物理厚度。为补偿传统算法获取相位所存在的误差,提出一种新算法,以线性拟合结果作为初始猜想,采用多变量优化拟合总光程差曲线得到光学薄膜的相位。通过数值模拟的方式论证了理论上的可行性和高计算精度。采用多变量优化的手段进行处理实际测试的一组单层TiO2薄膜,所得物理厚度值与传统的光度法测试反演结果非常吻合。该测试系统和处理算法为快速精确测量光学薄膜厚度提供了一种新的解决方案。