消偏振分光片是空间光学中的重要分光元件，为了实现780 nm波段激光在大分光比条件下的稳定分光输出，设计并制备了一种高分光比消偏振分光片。使用TFCalc软件仿真设计了双面消偏振分光膜系，通过离子束辅助电子束热蒸镀技术制备了消偏振分光片样品。然后，使用透射电子显微镜、分光光度计对所制备样品进行了测量表征，得到了分光片的实际薄膜结构及透射光谱，光谱结果显示该分光片的透射率接近98%，s偏振光与p偏振光的透射率偏差小于0.3%。最后，搭建测试光路对分光片进行变偏振方向、变波长及长时间稳定性等测试。实验结果表明：该分光片在目标波段内的透射率接近98%，偏振方向大范围变化时透射率偏差小于0.2%，波长在772~792 nm内变化时透射率波动小于0.12%；10 h长时结果显示，当平均时间为100 s时，分光比与透射率的Allan方差分别为1.41×10-3和4.12×10-5。所提出的消偏振分光片具有良好的消偏振性能，可直接应用于光学测试计量和量子传感探测等精密测量领域。

在氟化钡光学元件上设计并制备多谱段减反射薄膜是提升光电系统探测性能的关键。在氟化钡基底上设计并制备了1064 nm激光/长波红外双谱段减反射薄膜。基于周期对称结构膜系导纳计算方法，以及拟合膜层周期数与参考波长的优化算法，开展了复合谱段减反射薄膜初始膜系的设计方法研究。使用热蒸发离子束辅助沉积方法制备了多层减反射薄膜。测试结果表明，该薄膜在1064 nm处透射率为94.0%，在8~12 μm长波红外谱段平均透射率为96.3%，在8.2 μm处的透射率高达99.4%。该激光/长波红外双谱段减反射薄膜具有良好的光学性能，可以应用于多模复合精确探测光电装备之中，对于提升探测系统的工作性能具有重大意义。

陷波滤光片应用广泛，但难点在于用传统传输矩阵法进行光谱设计时，计算量过大且膜系结构和材料种类复杂。将固体物理理论中晶体内周期性势场Bloch波的多重Bragg散射后特殊色散关系与光学薄膜理论中麦克斯韦方程组结合，计算出一维光子晶体（即薄膜）周期性函数并获得能带结构；分析与介质折射率（介质折射率比）、中心波长和入射角度改变相对应的能带结构中禁带宽度和位置的变化；推导出具体函数关系。将陷波滤光片的光谱要求带入函数关系式进行计算，将结果带入Essential Macleod薄膜设计软件中进行膜系设计。与传统传输矩阵法进行比较，结果表明基于一维光子晶体能带结构的设计方法比传统传输矩阵法计算量小很多、周期结构简单且只需两种材料，光谱曲线均能满足设计要求。

针对中红外目标探测需求，采用多个截止带拼接的设计方法，结合TFCal膜系设计软件优化各个膜层厚度，得到了中红外双通道滤波器膜系。通过对膜系敏感层的分析，将总膜系分成两个膜系进行镀膜，成功制备出2.7～3.0 μm和4.1～4.4 μm双通道滤波器。得到的样品在2.7～3.0 μm波段平均透过率为73%，在4.1～4.4 μm波段平均透过率为81%。该方法提高了膜系设计效率，减少了膜层数和总厚度，可解决膜系过厚带来的开裂和脱膜等问题，节约了镀膜时间和成本。