离子束溅射(IBS)系统具有稳定的沉积速率和良好的工艺重复性，然而在沉积初期其速率仍会发生变化。为研究其变化规律，采用离子束溅射技术，以Nb2O5和Al2O3为高低折射率材料，制备了中红外波段高反膜，用傅里叶变换红外光谱仪测试了膜层的反射率光谱曲线，采用扫描电镜测试了膜层的断面形貌，结果显示膜层厚度随着层数的增加而减小。通过光谱反演的方法，建立沉积速率随时间呈指数变化的模型，通过优化设计，使理论曲线与实测结果的吻合程度大大提高，均方根误差由10%下降至1.5%。研究结果为时间监控方式下的膜厚修正提供了参考依据。

提出了一种提高光电极值法中膜层厚度监控精度的新方法。通过提高判读点的精度, 避免了光学极值法中停镀时存在的随机误差; 通过算法的处理, 将监控信号和光学厚度间的非线性关系转变成了线性关系, 并推算出最佳起判时间, 避免了监控薄膜沉积时非线性误差对极值点判别的影响。

在空间光通信系统中，为满足光学系统对滤光膜的特殊要求，研制出了一种近红外宽截止窄带滤光膜，实现了降低深背景范围内杂散光干扰的要求.通过对薄膜材料特性的研究、膜系设计曲线的不断优化，得到了相对易于制备的窄带滤光膜结构；采用电子束加热蒸发及离子辅助沉积技术制备薄膜，采用光控加晶控同时监控的方法监控膜层厚度，通过不断优化工艺参量，提高中心波长处的透过率，最终成功得到了光谱性能较好的滤光膜.经光谱测试表明：所镀膜层在800～1 530 nm、1 600～1 800 nm波段平均透过率低于0.3%，1 565 nm单点透过率高于92%，通带半带宽为18 nm，满足光学系统的使用要求.

利用杂质和劣质粮食与优质粮食的近红外吸收光谱不同的特性, 根据光谱中反映测试成分的特征波段的差异对粮食进行光学分选.在光谱进入传感器之前经过滤光片对多个测试波段进行过滤, 降低噪音的影响.本文针对光学筛选系统中核心部件双通道带通滤光片进行研制, 从膜系设计理论出发, 采用了Smith法结合膜系设计软件设计了以周期膜系和非周期膜系相结合的双通道带通滤光膜系, 利用电子束蒸发和离子辅助沉积的方法进行制备并通过数学建模分析, 减小了实验误差对光谱的影响.在1 200 nm和1 450 nm波段得到平均透射率大于97%, 1 000~1 130 nm和1 570~2 000 nm波段平均透射率小于1%的滤光膜, 通过系统测试, 满足使用要求.

光学薄膜的光学特性与其每一膜层的厚度密切相关, 为了制备出符合要求的光学薄膜产品, 在制备过程中必须监控膜厚。光学薄膜实时监控精度决定了所镀制的光学薄膜的厚度精度。针对光电极值法极值点附近监控精度低、无法精确监控非规整膜系的缺陷, 提出了新的光学薄膜膜厚监控算法。该算法通过数学运算, 使得光学薄膜的光学厚度与透射率呈线性关系, 并且有效地消除光源波动、传输噪声等共模干扰的影响, 算法精度可控制在2%以内。

基于评价函数的宽光谱膜厚监控系统，由于实测光谱曲线和理论光谱曲线相背离，使得评价函数发散，监控失败。利用实测的膜层透射率光谱曲线，对于已镀层，利用模拟退火算法实时拟合其实际的光学常数，据此修正目标透射率曲线，并补偿吸收的影响，重新设计膜层数及预镀层厚度，获得新的评价函数，如此对评价函数进行逐层修正。实验结果表明，薄膜厚度监控误差可以达到10-2以下，精度完全可以满足实际要求。

通过对宽光谱膜厚监控原理分析，设计出一套便携的嵌入式宽光谱在线膜厚监控系统。该系统基于ARM9内核微控制器S3C2440, 采用Linux操作系统,使用跨平台Qt2开发可实时监控界面。系统通过USB光纤光谱仪采集光谱数据，S3C2440微控制器对采集的光谱数据通过宽光谱扫描、评价函数、单波长极值等多种方法进行综合处理，最终达到监控镀膜过程中的光学膜厚的目的。系统测试表明，该系统测量精度高、测量速度快且便于携带。

介绍一种复合光路宽光谱膜厚监控系统及其软硬件开发,对系统结构组成和工作原理进行说明。通过增加中间通光孔式的分光镜的复合光路,基于LabVIEW平台开发宽光谱膜厚监控软件,实现了基于宽光谱扫描法的宽光谱膜厚监控和基于极值法的光学膜厚监控的兼容并用,提高了光学镀膜膜厚监控的精确性和自动化,为传统光学镀膜设备的升级改造提出了一种可行性技术。

针对通用镀膜仪膜厚监控的稳定性、精度和自动化程度不高的状况,研究了一套新的光电控制分析系统。设计了基于双频调制的四光束光电测试系统,采用双锁相电路和复合滤波的综合数字处理系统进行膜厚监控信号处理,并通过控制分析系统实现自动监控。测试结果经方差分析后表明:反映膜厚控制重复性的膜厚标准偏差<0.55%;信噪比达到1 000;数码显示值的线性度非常高,反射率的数码显示分辨极限为0.02%;系统静态漂移的线性程度很高,漂移率<1.95%/h,静态稳定性优于通用系统2倍。提出的系统极大地提高了光学薄膜厚度监控系统的静态、动态稳定性、信噪比以及膜厚控制精度。

为提高中远红外增透膜镀膜工艺中膜厚监控的精度,对石英晶振监控和光学极值法监控进行了对比研究,分析了两者的优缺点.通过对两种监控方法的结合,在镀膜工艺中应用一种新的薄膜厚度监控方法--双重监控法.该方法适合于监控中长波段红外光学薄膜的沉积,提高了膜厚监控的精度.