基于荧光内窥镜的实际应用确定陷波滤光片的技术指标，以光学薄膜理论为基础设计陷波滤光片结构，采用Essential Macleod软件辅助进行膜系设计，分析膜层敏感度，选择合适镀膜设备、工艺控制方法制备陷波滤光片。制备的滤光片通带透射率均值达到97%以上，截止背景达到OD6以上，透射波前畸变低于λ/4 @632.8 nm，满足医疗健康微创精准手术的应用需求。

多层膜光学元件的设计是基于理想的单色光进行的，然而光源发出的光束均存在光谱线宽，在非单色光条件下工作，元件的光学特性会偏离理论值。为了分析光束线宽对多层膜光学元件的光学特性影响，首先，基于薄膜辐射特性的部分相干理论，提出了准单色光束入射条件下多层膜光学特性计算方法；其次，通过数值模拟实验研究了光束线宽对窄带滤光片光学特性的影响。研究结果表明：随着线宽增大，滤光片透射通带的矩形度逐渐降低，半高全宽先降低后增大，其在滤光片的理论半高全宽附近取得最小值；光谱线型主要改变透射通带的透射率，对于透射谱线的矩形度以及半高全宽影响较小；为了保证窄带滤光片的通带形状，入射光束的线宽应当小于滤光片透射谱线的理论半高全宽的一半，光谱线型应当趋近于矩形线型函数。

为了更好地保留多光谱去马赛克图像中的高频信息，本文提出了一种基于改进引导滤波器的多光谱图像去马赛克方法。首先，基于自回归模型对相邻像素点间的强相关性进行建模，在每个像素处渐进估计其模型参数，通过最小化局部窗口内的估计误差，得到最优估计值来插值采样密集波段G，并生成高质量的引导图像；然后，引入加窗固有变分系数到惩罚因子中，得到具有边缘感知能力的加权引导滤波器并重建其余稀疏采样波段。最后，使用CAVE数据集和TokyoTech数据集进行仿真。实验结果表明：相较于主流的5波段多光谱图像去马赛克方法，本方法重建图像的峰值信噪比和结构相似度在CAVE数据集和TokyoTech数据集上分别提高了3.40%，2.02%，1.34%，0.30%和6.11%，5.95%，2.28%，1.42%，且更好地保留了原始图像的局部结构和颜色信息，减少了边缘伪影和噪声现象的出现。

为提高X射线探测器的标定精度，在荧光X射线源的基础上，提出在荧光X射线出射通道设置滤光片的方法提高X射线纯度。通过蒙特卡罗建立仿真模型，分析了辐射体发生K层光电效应的概率与原子序数的关系，并得到荧光强度和纯度随滤光片厚度的变化曲线。在大气环境下，采用硅漂移半导体探测器测试了荧光X射线源的能谱分布和光子流量，分析X射线管管电压对光子流量和荧光纯度的影响。在辐射体材料为铜，滤光片(镍)厚度为0 μm、10 μm和30 μm时，测得的荧光X射线纯度分别为75.61%、85.38%和84.25%，光子流量分别为3425 phs/s、2023 phs/s和1192 phs/s，确认了滤光片厚度对荧光X射线纯度和强度的影响，为解决荧光X射线光源单色性不足难以对X射线探测器进行高精度标定的问题提供了方向。

为了有效抑制4.3 μm CO₂辐射对3 μm~5 μm中波红外目标信号的干扰，基于Needle随机插层优化算法，采用电子束蒸发方法，建立了石英晶振监控方式下多层超厚Ge/Al₂O₃薄膜生长误差的精确反演修正模型，实现了中波红外陷波滤光片的设计、精确反演与制备；同时，针对中波红外陷波滤光片存在的面型变化大的问题，采用预置基底面型方法，实现了中波红外陷波滤光片低面型调控。研究结果表明：随着镀膜时间的增加，高折射率Ge膜具有较好的生长稳定性，而低折射率Al₂O₃薄膜材料沉积比例因子变化高达11.9%，且呈规律性渐变趋势；所制备的中波红外陷波滤光片在4.2 μm~4.5 μm波段区间平均截止透过率小于0.3%；3.5 μm~4.05 μm及4.7 μm~5.0 μm波段的平均透过率大于95%，镀膜后的面型被有效控制在较小范围；膜层具有较好的复杂环境适应性，成功通过了GJB 2485-95中牢固性、高温、低温、湿热等环境试验考核。

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。