薄膜非均匀性的无损检测对于制备大面积高质量的红外透明薄膜尤为重要。针对红外薄膜光学均匀性难以获取的困难, 提出了一种同时获得单层透明红外薄膜厚度和折射率均匀性的无损检测方法。实验上, 通过磁控溅射法在二氧化硅衬底上制备了厚度约1.4 μm红外透明Ge-Sb-Se硫系薄膜, 然后在该薄膜上标定出36个80 μm×80 μm区域, 利用显微傅里叶红外光谱仪测得该36个区域的透射谱, 通过分段滤波的方法滤除背景噪声, 运用改进的Swanepoel方法计算得到了薄膜每一个区域的厚度和折射率, 进而精确获得该薄膜的厚度和折射率均匀性, 结果表明精度优于0.5%。

以双抛Si片为基底, 采用离子束辅助热蒸发沉积技术研制了1.2~3 μm波段激光薄膜滤光片.采用长波通滤光片与减反射膜相结合的薄膜样品设计方法, 高、低折射率材料分别选用ZnS和MgF2, 综合考虑光谱特性和电场强度分布, 使用TFCale膜系软件设计出1.064 μm高反、1.2~3 μm波段增透的长波通滤光片.长波通膜系膜系结构为G|4H2L1.5H2L2H1.5L2H4L|A, 减反射膜膜系结构为G|3.5H3.5L|A.最终实现1.2~3 μm波段峰值透过率达98.48%, 平均透过率为92.35%, 1.064 μm处透过率为5.09%的光谱特性.对薄膜样品分别采用离子束处理和退火处理, 发现适当的工艺参数, 有助于提高薄膜激光损伤阈值, 当退火温度为250℃时, 其激光损伤阈值可达6.3 J/cm2.本文研究可为近红外薄膜滤光片设计和制备提供参考.

红外光学系统中靠近探测器的光学元件通常处于低温环境中, 低温环境会使得光学元件表面薄膜的透射光谱发生漂移, 进而严重影响红外光学系统的成像质量。研究发现光谱漂移是由于系统中红外光学薄膜的折射率发生了改变。论文针对红外光学薄膜材料折射率温度特性开展了研究, 在光学薄膜理论基础上, 通过分析几种波长色散模型的特点, 提出了一种红外光学薄膜材料折射率温度特性的研究方法。该方法基于不同温度测得的透射率光谱, 通过光谱反演得到不同温度条件下光学薄膜材料的折射率, 并在Cauchy色散模型的基础上, 通过数据拟合分析, 能够得到红外光学薄膜材料的折射率温度/波长色散公式。采用该方法对PbTe、Ge两种典型红外光学薄膜材料折射率温度特性进行了分析研究, 验证了该方法的可行性。

在高真空中用热蒸发的方法沉积了碲锗铅(Pb1-xGexTe)薄膜。分析了基片表面状态(粗糙度、 晶向、温度)对膜层结构和红外光学特性的影响，发现光滑表面容易得到致密膜层和高红外折射率； 随着沉积温度的增加，膜层的短波吸收边(λc )往长波方向移动。

研究了热蒸发法和80,120 V偏压下的氩离子辅助淀积的氟化镱(YbF3)红外薄膜的光学特性和微观结构,用光度计和椭偏仪分别测量了YbF3薄膜在中红外波段的透射率、折射率以及消光系数色散曲线,并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)谱仪研究了薄膜的断面结构和晶相结构。实验发现,两种沉积技术淀积的YbF3薄膜均为无定形结构,且氩离子辅助较未加氩离子辅助的阻热蒸发淀积的YbF3薄膜聚集密度更高,水吸收峰明显减小,与基板结合的更优。120 V偏压下所获取的高能量氩离子辅助淀积的YbF3薄膜聚集密度接近1,几乎完全消除了水吸收损耗。

在中长波红外区域,通常使用的镀膜材料都存在相当大的色散和一定的吸收.就目前的测试技术来说,确定这些材料的色散和吸收相当困难.试验基于洛伦兹谐振子模型对热蒸发制备的锗、硫化锌以及稀土氟化物薄膜的红外透射光谱进行拟合,得出这些材料在中长波红外区的光学常数.使用锗、硫化锌和稀土氟化物分别作为高折射率层(H)、中间折射率层(M)和低折射率层(L),设计并制备了从6.8μm～15μm的锗窗口宽带增透膜系,测量结果完全可以满足光机系统的要求.