多通道窄带滤光片在多光谱成像领域具有重要应用, 各通道中心波长、通带半高宽、截止带深度等指标是评价滤光片光学性能的重要参数, 准确测试窄带滤光片的光谱特性对镀膜工艺及多光谱成像应用具有重要意义。针对多通道窄带滤光片光谱特性测试过程中存在的光谱串扰问题进行了分析, 提出了基于显微镜和光纤光谱仪的多通道窄带滤光片光谱特性测试方法, 介绍了测试原理和装置; 研究了光谱分辨率对测试结果的影响规律, 采用微分算子五点修正法对原始数据修正, 并对修正前后的误差进行分析。文章解决了在多通道滤光片测试过程中存在的光谱串扰和光谱分辨率等问题, 光谱修正结果可用于指导滤光片的生产以及为光谱成像提供准确的光谱信息。

将光电性能优异、可通过低温溶液法制备的卤化物钙钛矿制成阵列型光电探测器, 必将推动其在成像、光通信等领域中的应用。然而, 卤化物钙钛矿易被常规溶剂 (包括显影液) 溶解, 导致其与光刻工艺不兼容。自组装单分子疏水层结合光刻工艺的亲水-疏水图形基底制备方法能解决制备过程中极性溶剂与钙钛矿材料不兼容的问题, 通过简单的旋涂 (极性钙钛矿前驱体溶液仅在亲水图形区域浸润)、低温退火, 可以快速获得钙钛矿阵列。CH3NH3PbI3 薄膜阵列光电探测器具有良好的光电性能, 530 nm 光辐照下探测率为 4.7×1011 Jones, 响应度为 0.055 A/W。这项工作为制备图案可控的钙钛矿薄膜阵列光电探测器提供了一种简单而有效的策略。

为了提高激光损伤阈值，采用离子束辅助电子束成膜的方法制备具有355，532，1064 nm三个波长的高反膜。首先使用Lambda950型分光光度计对薄膜样品的光谱性能进行测试，然后验证不同的基底材料及不同的基底清洗工艺对薄膜激光损伤阈值的影响，最后在不同的工作真空度下对薄膜的弱吸收能力和激光损伤阈值等进行较为系统的研究，分析薄膜的弱吸收能力与激光损伤阈值之间的联系。结果表明，三个波长下的反射率均满足全固态355 nm紫外激光器所要求的光学性能指标，当工作真空度增加到一定程度时，薄膜的激光损伤阈值与弱吸收值不再是对应的关系，而是存在一个最佳值，说明该高反膜可以用于全固态355 nm激光器中的反射镜。

光学薄膜在制备和使用过程中会因缺陷和污染等产生吸收中心，当薄膜受激光辐照后，吸收中心吸收光能会产生热信号，根据热信号可以测量光学薄膜的光学吸收损耗。本文提出基于红外热像仪测量薄膜光学吸收损耗的方法，在测试中加入参考样品可以减少环境温度变化和热像仪噪声对于温度测试结果的影响，对测量过程温度场取一定面积进行平均减少了激光指向波动和光斑分布不理想导致的有限元仿真计算误差。使用本方法测试了小尺寸45°的高反膜吸收损耗，测试得到吸收损耗为7.60 ppm，且测试了同批次大尺寸光学薄膜样品吸收损耗的空间分布情况。使用本方法测量的光学薄膜吸收率和激光量热测试结果一致，不需要长时间的恒温和严格环境温度控制，且测试样品尺寸不受限制。

利用有限时域差分方法设计并优化了由二氧化硅和氮化硅组成的双层和三层减反射膜, 在1550nm波长附近实现减反射效果。采用等离子增强化学气相沉积高质量的二氧化硅和氮化硅薄膜, 制备了氧化硅、氮化硅双层减反射膜, 同时制备了氮化硅、氧化硅、氮化硅三层减反射膜。测量了两种减反射膜的减反射效果, 双层减反射膜的反射率可以达到0.18%以下, 三层减反射膜比双层减反射膜具有更大的带宽。

为了精密检测靶丸壳层折射率参数, 基于白光垂直扫描干涉和白光反射光谱的基本原理, 建立了二者联用的靶丸壳层折射率测量方法。数据处理利用曲线拟合测定极值点波长、并由干涉级次连续性判定干涉级次, 解决了白光反射光谱波峰位置难以精确确定和单极值点判读可能存在干涉级次误差等难题。对玻璃靶丸折射率进行了测量、实验验证和不确定度分析, 研究结果表明, 白光干涉技术能够实现靶丸壳层折射率的精确测量, 其测量不确定度约为 0.86%。

为了实现NA1.35投影光刻光学系统高质量成像，在设计过程中除了控制波像差，还需进一步优化光学系统的偏振像差。利用Jones光瞳和物理光瞳表达了NA1.35投影光刻光学系统的偏振像差，并用二向衰减量与延迟量分析了光学系统偏振像差的大小；根据光线入射到不同光学面上最大入射角度的不同，为每个光学面设计相应的膜系以优化光学系统的偏振像差。相比于采用常规膜系，膜系优化后NA1.35投影光刻光学系统的二向衰减量和延迟量分别减小到了0.021 8、0.057 2 rad，即减小了光学系统的偏振像差。利用Prolith光刻仿真软件，分别对采用常规膜系和优化膜系的NA1.35投影光刻光学系统进行曝光性能仿真，结果显示：膜系优化后光学系统的成像对比度提高了4.4%，证明了NA1.35投影光刻光学系统偏振像差优化方法的有效性。

光通讯网络监控系统中的分光探测器用于检测光信号的流量,在通信和信号检测领域具有非常广泛的应用。为满足器件使用需求,采用离子束辅助沉积(Ion beam aided deposit, IBAD)技术,对在1260 ～ 1620 nm波长范围内透射、反射能量分光比为50:50 的分光探测器薄膜进行了研制。主要分析并解决了镀膜材料光学常数计算的问题,通过建立误差函数,优化并降低镀膜材料光学常数计算的误差。在设计分光探测器薄膜时,通过增加虚设层来平滑光谱曲线,同时降低膜厚的敏感度,也降低了制备工艺的难度。制备的分光探测器薄膜在1260 ～ 1620 nm波 长范围内透射、反射分光比小于 50:50(±0.5%), 满足分光探测器指标参数要求。

为了在光学薄膜中引入连续轮廓的微结构, 综合利用薄膜的干涉效应与微结构的折反射、衍射效应, 提出一种薄膜光学微结构的制备工艺。基于时域有限差分方法设计了具有可见光波段减反射特性的薄膜光学锥形光栅; 采用单点金刚石车削技术, 结合纳米压印与电感耦合等离子体刻蚀技术, 在SiNx薄膜中制备出高1.6 μm, 周期4.1 μm的锥形光栅; 在可见光波段, SiNx薄膜光学锥形光栅的平均反射率为5.7%, 反射率的实验检测结果与仿真计算结果达到很高的一致性; 当入射光角度在30°以内, 薄膜光学锥形光栅的减反特性表现出对光波入射角度的不敏感性。该制备工艺突破了单点金刚石车削技术的材料局限, 将连续轮廓的微结构的直接形成工艺拓展至介质薄膜当中, 实现了宽光谱、宽入射角度的减反射。