为提升光学镜头的成像质量，消除杂散光的影响，以K9玻璃为基底设计可见光波段平均反射率小于0.1%的减反射膜。采用电子束离子辅助沉积的制备方式，针对薄层敏感度高、光谱变化大等问题，通过建立稳定控制膜层厚度的数学模型来减小膜厚误差，提高制备精度和成膜稳定性。对减反射膜进行环测实验，优化调整工艺参数，侧重提高减反射膜的硬度和耐水煮能力。实验结果表明，最终制备出的减反射膜在420~680 nm波段内的平均反射率约为0.044%，最高反射率为0.071 2%，克服了以MgF₂为外层的减反射膜机械性能和化学稳定性较差的问题，满足工程应用低损耗、稳定可靠、高强度、可重复性制备的要求。

近年来，随着大功率、高能量激光系统的不断发展，光学薄膜的抗激光能力成为制约激光系统高质量发展的瓶颈之一。基于不同的制备方法及工艺参数会对薄膜的损伤阈值产生重要的影响，就薄膜镀制前、镀制中以及镀制后三个方面对提高损伤阈值的方法进行综述，其中包括膜料优选、膜系设计、溶剂清洗、离子束清理、制备方法、离子束后处理、激光后处理等内容。

光学元件中的杂质和缺陷会引起其激光损伤阈值的大幅降低，现阶段这一问题已成为激光装置向高功率、高能量方向发展的“瓶颈”，亟待解决。在对光学元件激光损伤的研究中发现，用低于光学元件损伤阈值的激光对元件表面进行预处理，可以有效提高光学元件的抗激光损伤能力。对激光预处理技术的提出背景、定性作用机理、定量理论模型及国内外技术应用现状进行了概述。并且介绍了一种可在薄膜制备过程中进行原位实时激光预处理的新型薄膜制备技术。最后指出，激光预处理技术作为一种无污染，可有效改善光学薄膜、光学玻璃、光学晶体元件损伤阈值的最有效方法之一，其作用机理、实用化、仪器化还有待进一步发展。

可见光高透射近红外高截止滤光片采用大口径超薄尺寸的玻璃作为基板，在两面同时沉积制备而成，因此对薄膜均匀性及成膜后基板面型有着较高的要求。以Nb/Si作为薄膜靶材，采用反应溅射镀膜的方法，从靶材磁场强度分布、公-自转系统、基板夹具遮挡角度三个方面分析膜厚均匀性的差异，采用对称膜系结构，实现红外截止滤光片上下表面薄膜应力平衡。最终制备的薄膜均匀性在300 mm范围内达到0.13%，基板翘曲度为0.085 mm，满足使用需求。

随着高能激光系统的发展，对光学薄膜抵抗激光损伤能力的要求越来越高，而激光脉宽是脉冲激光对薄膜损伤行为的重要影响因素。针对Ta₂O₅/SiO₂多层膜，基于1-on-1测试方法，分析其在飞秒、皮秒、纳秒激光作用下的损伤特性。测得800 nm飞秒激光作用下的损伤阈值为1.67 J/cm²； 532 nm和1 064 nm皮秒激光作用下的损伤阈值分别为1.08 J/cm²和1.98 J/cm²； 532 nm和1 064 nm纳秒激光作用下的损伤阈值分别为9.39 J/cm²和21.57 J/cm²，并使用金相显微镜观察了滤光膜的损伤形貌。实验结果表明：飞秒激光对滤光膜的损伤机理主要是多光子电离效应，而皮秒和纳秒激光对滤光膜的损伤机制主要是热效应。滤光膜在飞秒激光作用下的损伤阈值与皮秒激光作用下的损伤阈值相当，纳秒激光作用下的损伤阈值要高一个数量级，透射通带外损伤阈值约为通带内损伤阈值的2倍。

腔面光学薄膜是光纤光栅外腔激光器（ECL）的关键结构，平面波方法（PWM）被广泛应用于腔面光学薄膜的设计，然而该设计在ECL中的实际应用效果往往并不理想。本文在使用PWM方法时通过时域有限差分法分析其中的原因，并考虑腔面尺寸和结构影响。仿真结果显示，PWM设计存在反射率差和反射曲线偏移等问题，实际的反射特性显著偏离设计值。因此本文重点优化了薄膜设计，并采用磁控溅射工艺镀膜。测量结果显示，优化后增透膜的反射率降低了30%，高反膜反射率增至96%以上，所制备的ECL的光纤输出功率超过650 mW。本文研究结果为ECL和其他半导体光电子器件的腔面光学薄膜研制提供了参考。