硅基探测器具有稳定可靠、暗电流低、响应度高、价格低廉等优点，被广泛应用于光电探测等领域。针对硅基探测器在紫外波段探测能力有限的问题，设计了一款可增强硅基探测器在紫外波段探测能力的聚光结构。首先，利用ZnCdS∶Mn/ZnS量子点的荧光特性将吸收的紫外光转化为可见光。然后，配合短波通截止滤色膜使探测器在260~400 nm波段的外量子效率均大于20%，响应时间限制在ms量级，暗电流限制在pA量级。实验结果表明，使用量子点层的聚光结构能明显改善硅基探测器在紫外波段的探测能力，通过改变量子点的尺寸还可以在紫外波段实现探测范围可调的硅基探测器。

经典短波通膜堆（0.5LH0.5L）ⁿ会由于薄膜的折射率不均匀性而产生半波孔现象。在进行膜系结构设计时，通常将薄膜假定为均匀折射率材料，当薄膜的光学厚度为1/2中心波长时，薄膜可被视为虚设层。而在实际制备时，薄膜的折射率通常存在一定的不均匀性，薄膜的光学厚度与设计值不符，从而产生半波孔。对薄膜的基本周期结构进行了优化，优化后的膜系结构在半波处的光学导纳不再受折射率不均匀性的影响。在此基础上，设计并制备了倍频分离薄膜，有效消除了半波孔现象，理论和实验光谱曲线具有很好的一致性。

详细论述了短波通滤光膜的理论设计与实际制备结果，光谱曲线偏离的原因及修正方法。首先选择高、低折射率膜料设计短波通滤光膜系，然后进行实际膜系制备。由于镀膜机存在控制误差，使得实际膜层制备厚度偏离理论厚度，导致实际制备光谱曲线超差。通过利用多角度光谱测量法对制备结果进行测量，依据多次测量结果的曲线偏离量，判断产生膜层厚度误差的膜料、膜层厚度误差的偏差大小及方向。在修正膜层厚度误差后，制备了光谱曲线平坦变化的短波通滤光膜。这种光谱性能更好的短波通滤光膜可以避免光学系统的偏色效应，此项技术为短波通滤光膜的设计与加工提供了新的理论依据与制备方案。

由于截止滤光片具有的良好光学特性, 分别给出了基于两片长波通和两片短波通截止滤光片的光束空间低通滤波装置。利用几何光学法, 分别研究了这两种装置对光束的一维空间低通滤波特性, 结果表明: 这两种滤波装置的角谱选择性带宽与滤光片过渡带的带宽以及两滤光片的夹角有关。对于长波通滤光片, 两滤光片的夹角要大于等于截止角度的2倍, 而对于短波通滤光片, 两滤光片的夹角要小于等于截止角度的2倍, 理论上得出这两种装置的半高宽度的角谱选择性带宽均等于过渡带的宽度结论, 此时两滤光片之间的夹角为截止角度的2倍。

短波通截止滤光片(SWPF)能够对公共电视天线(CATV)传输系统中的不同信号进行抑制和区分，是光纤CATV传输系统中的重要组成器件。为了降低传输噪声，改善信号传输质量，针对传输系统中截止滤光片的参数要求，选择适合的薄膜材料。通过建立膜系结构的等效层模型，对其求导模拟测试结果，并对膜料光控tooling值及对特定敏感度较高膜层的膜厚进行调整，解决了实际镀膜过程中的膜层失配问题，制备了采用较少膜层的短波通截止滤光片，在1110~1360nm波段反射率小于1%，在1490nm±20nm波段透射率小于0.08%，在1550nm±20nm波段透射率小于0.05%。该滤光片可以满足CATV传输系统环境使用要求。

采用长短波通膜系组合结构,对膜系光学性能进行了优化设计以及仿真分析。采用电子束蒸发,离子束辅助沉积工艺在Si基底两面分别沉积长短通膜。样品的透过率采用红外光谱仪测试,在3.7~4.2 μm波段范围内平均透过率在80%以上,在3~3.6 μm和4.3~5 μm波段范围内截止,并将理论设计与实验结果进行了对比分析。样品通过了GJB2485-95规定的环境适应性测试。产品满足设计要求,具有工程化应用价值。

短波通滤色片是光学系统,尤其是激光系统中普遍使用的一种薄膜，它的基本结构为（0.5LH0.5L）N。但薄膜的非均质性会产生半波孔现象，从而影响滤色片的光学特性。利用导纳技术分析了折射率非均质性产生半波孔现象的原因：非均质性使常规膜系基本周期内导纳轨迹的终点偏离起点；这种偏离越大，半波孔现象就越严重。优化了常规膜系的基本周期结构，通过在高低折射率膜层之间引入导纳匹配层，使得改良后的基本周期导纳轨迹的终点与起点偏差大大减小，提高了半波处的透射率，从而提出了一种可以抑制由非均质性引起的半波孔现象的短波通设计方法,并依据实际制备工艺进行了误差分析。最终成功制备出了具有超宽透射带的短波通滤色片,实验和理论曲线具有很好的一致性。

利用半导体材料波长易调节的特点, 设计了AlGaInAs/GaAs/AlGaAs压应变量子阱结构, 得到760、800、860、930和976nm 5个波长激射的半导体列阵激光器, 同时设计了4个短波通滤波片参数, 开展了半导体列阵激光器的多波长光束复合技术的实验研究, 最终实现了5个波长的半导体列阵激光器的光束复合, 得到112W的激光功率输出, 总体效率为88.5%, 其中波长复合效率达92.4%, 输出聚焦光斑尺寸为136μm×1330μm, 聚焦光功率密度达6.43×104W/cm2。

由于不同材料的禁带宽度不同,对太阳光谱的吸收曲线也各不相同,探讨了用等效折射概念设计滤光片的原理和计算方法。针对非晶硅、单晶硅和砷化镓的吸收谱线设计了一组短波通滤光片,滤波片A在波长380~800 nm处,平均透射率T＞90%;在波长880~1 100 nm处截止,平均透射率T＜1%;滤波片B在380~500 nm处T＞90%,在波长580~800 nm处T＜1%。根据短波通滤光片设计原理,采用TiO2和SiO2作为高折射率材料和低折射率材料,基础膜系为(0.5LH0.5L)s。从理论上计算出这两种材料所需要的周期数以及主膜系,并用镀膜设计软件TFCALC对该膜系进行优化。