采用溶胶凝胶法制备得到以正丙醇锆和正硅酸乙酯为前驱体的ZrO₂和SiO₂溶胶，通过TFCalc光学薄膜软件模拟了ZrO₂/SiO₂三层“宽M型”基频二倍频减反膜，并使用提拉法制备得到了该均匀膜层。三层减反膜在527 nm和1053 nm处的透过率约为99.5%，且透过率大于99%的波长范围均超过150 nm。经热处理后的膜层表面均方根粗糙度为1.34 nm，表面平整性良好；并运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该减反膜的零几率激光损伤阈值达到36.8 J·cm^-2（1064 nm，10.7 ns）。

真空环境中高功率激光装置光学元件表面的有机物污染是限制其负载能力的原因之一。针对装置中常见的有机物污染和三倍频激光溶胶凝胶减反膜，通过精确控制真空环境中污染源的挥发扩散，制备了有机物质量面密度不同的元件表面，定量研究了有机污染物质量面密度对溶胶凝胶减反膜光学性能及损伤特性的影响规律。实验结果表明：样品表面粗糙度、透过率、损伤阈值等的变化量均与有机物质量面密度成正相关。有机污染物沉积量较少时，由于膜层孔隙被填充，膜层的表面粗糙度略有减小；随着沉积量增加，有机物附着影响表面形貌，粗糙度显著增加。溶胶凝胶减反膜在351 nm波长处的光学透过率随着有机物质量面密度的增加而逐渐降低，这与有机物分子改变溶胶凝胶膜孔隙填充比有关。样品表面的激光损伤阈值变化量和损伤面积随着有机物质量面密度的增加而增加，而且不同有机物沉积量的光学表面的损伤形貌存在显著差异。基于实验结果讨论了有机物影响溶胶凝胶减反膜性能的机理，并探讨了高功率激光系统的洁净度控制方法。

超二代和三代像增强器是两种不同技术的像增强器，其在光电阴极、减反膜、离子阻挡膜以及阴极电压方面存在区别。在极限分辨力方面，尽管三代像增强器 GaAs光电阴极的电子初速小、出射角分布较窄以及阴极电压较高，但目前两种像增强器的极限分辨力均相同，三代像增强器 GaAs光电阴极的优势在现有极限分辨力水平下并未得到发挥。在信噪比方面，尽管 GaAs光电阴极具有更高的阴极灵敏度，但因为较高的阴极电压以及离子阻挡膜透过率的影响，使得两种像增强器的信噪比基本相同，三代像增强器 GaAs光电阴极高灵敏度的优势也未得到发挥。在增益方面，尽管三代像增强器具有更高的阴极灵敏度以及较高的阴极电压，但超二代像增强器通过提高微通道板的工作电压来弥补阴极灵敏度以及阴极电压的不足，因此在现有像增强器增益的条件下，两种像增强器的增益完全相同。在等效背景照度方面，由于三代像增强器 GaAs光电阴极的灵敏度更高，因此在相同光电阴极暗电流的条件下，三代像增强器可以获得更低的等效背景照度，所以三代像增强器较超二代像增强器具有更高的初始对比度。在光晕方面，由于三代像增强器光电阴极的灵敏度较高，同时具有离子阻挡膜，因此理论上讲，三代像增强器较超二代像增强器具有更高的光晕亮度，但实际的情况是两种像增强器的光晕亮度基本相同。在杂光方面，GaAs光电阴极具有减反膜，因此杂光较超二代像增强器低，所以三代像增强器的成像更清晰，层次感更好。在带外光谱响应方面，由于超二代像增强器 Na2KSb（Cs）光电阴极的带外光谱响应高于三代像增强器，因此在近红外波段进行辅助照明时，超二代像增强器较三代像增强器成像性能更好。在低照度分辨力方面，具有相同性能参数的超二代和三代像增强器具有相同的低照度分辨力。需要注意的是，这是在标准 A光源测试条件下所得出的结论。当实际的环境发射光谱分布与标准 A光源发射光谱分布不相同时，两种像增强器的低照度分辨力将会不同。

钙钛矿太阳能电池作为新型的光伏器件目前获得了广泛的关注，其光电转换效率不断提高。钙钛矿电池的光电转换性能除了和钙钛矿薄膜的光电性能有密切关系之外，还受到器件的结构、界面、光学设计等方面的影响。研究了钙钛矿电池的表面光学特性，在电池表面引入一层减反薄膜，从而降低光线在表面的反射损失，以期提高电池的转换效率。通过研究薄膜微观结构的对透射率的影响，发现具有光栅结构的薄膜能够更好地增加透明导电玻璃的透射率。实验结果表明光栅结构减反膜的引入使得钙钛矿电池的转换效率得到了一定的提升。

晶硅异质结太阳电池表面的减反层是ITO薄膜,其低的紫外透过率、高的近红外光学损耗限制了电池效率的提升。为此,本文设计了三层减反膜来减小ITO薄膜的光学损耗。利用光学薄膜膜系设计软件TFCalc、光线追迹程序(OPAL 2)和太阳电池模拟软件 PC1D 对三层减反膜的光学性能和相应电池的电学性能进行了模拟和分析,并对折射率色散效应、晶硅表面形貌以及各膜层的厚度容差进行了讨论。结果表明:考虑折射率色散效应的三层减反膜比ITO薄膜的寄生吸收更小,减反射带宽更大;绒面硅表面减反膜比平面硅表面减反膜的加权平均光学损耗降低了2.43个百分点,相应电池的短路电流密度和转换效率分别提高了0.82 mA/cm 2和0.34个百分点;减反膜中低折射率的SiOx 膜层具有更大的厚度容差范围。

以正硅酸乙酯作为前驱体,乙醇作为溶剂,氨水作为催化剂,在碱催化体系下制备了高分散的SiO₂溶胶;然后采用提拉法在不同浓度的SiO₂溶胶涂膜液中制备了四倍频266 nm波长增透的SiO₂减反膜,并对各膜层的性能进行了测试。测试结果表明:在浓度最大的SiO₂溶胶中以4.5 cm·min ^-1的提拉速度制备得到的四倍频SiO₂减反膜的性能最优,其在266 nm处的透过率达到了99.307%,表面粗糙度为1.339 nm,且透过率稳定性优异。

在 TiO2薄膜基底上制作多碱光电阴极, 发现多碱光电阴极制作工艺无法正常进行, 多碱光电阴极的颜色为暗黑色, 并且阴极灵敏度非常低, 而正常的多碱光电阴极应为红褐色。其中 TiO2薄膜基底利用原子层沉积(ALD)工艺制备在玻璃窗上, 并且具有锐钛矿晶体结构。X射线衍射仪(XRD)分析发现, 制作多碱阴极后的 TiO2薄膜样品锐钛矿衍射峰基本消失, 另外 X射线光电子能谱(XPS)分析发现该 TiO2薄膜样品不同深度均存在 Na元素, 由此表明是 Na元素渗透到 TiO2薄膜中, 破坏了薄膜的晶体结构, 并且导致多碱光电阴极灵敏度非常低。为此提出了一种在制作多碱光电阴极之前, 在 TiO2薄膜上利用 ALD工艺制作一层 Al2O3钝化膜的方法。经过实验验证, 证实该方法可以有效避免 Na元素渗透到 TiO2薄膜, 同时多碱光电阴极制作过程可正常进行, 多碱光电阴极的颜色为红褐色, 阴极灵敏度超过 800 .A/lm。这为将来深入研究采用 TiO2薄膜作为多碱光电阴极的减反膜打下了基础。