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本文围绕强激光系统用高阈值薄膜和相位延迟膜以及其它光学系统用光学性能要求高的薄膜展开研究。
通过调节真空气氛的分布和离子能量，发现离子束溅射沉积的单层膜的折射率接近甚至超过块体材料的折射率，研究发现膜料的纯度高和镀膜过程中化学计量比保持得很好是获得在红外波段高阈值Ta2O5、SiO2单层膜的重要条件。通过工艺的改进，制备了低吸收的HfO2单层膜，但是经研究发现Hf靶材中的有害杂质Fe等含量过高是导致红外波段阈值较低的主要原因。此外，研究还发现用于红外波段的SiO2材料在紫外波段吸收较大是降低该波段薄膜损伤阈值的重要原因。
利用离子束溅射技术的污染少、吸收低的特性，制备出吸收仅为9ppm、阈值高达129.5J/cm2(1064nm，12ns)的非晶态高反膜和阈值为24.6J/cm2的减反膜。当光斜入射时，研究发现P分量表面场强高，是P分量阈值比S分量低的根本原因，另外还发现非工作面的膜层情况、基底材料以及表面清洁状况都是影响P分量阈值的重要条件。此外，研究还发现通过改变非工作面的膜层厚度，修正了由于离子束能量过大造成的工作面的面型变化。
设计了金属加介质和全介质的外反射式相位延迟膜及全内反射式相位延迟膜，研究了相移偏差与膜层的物理厚度、折射率、入射角、相移带宽、相移值和样品的退火等的关系。发现折射率或物理厚度变化1％，相移的变化在7.5°到12.5°之间；最外层厚度变化1％会造成相移变化5.5°；入射角变化1°，相移会变化2.5°；随着入射角的增大、相移带宽的减小和相移值的增大，相移的偏差增大。通过严格控制制备工艺条件获得了仅与设计值相差2.5°的相位延迟膜。此外，研究还发现Ag是最适合做含金属层的相位延迟膜的金属材料；层优化方式更适合设计全内反射式相位延迟膜。最后，根据表面吸附层和界面层理论，研究发现制备误差和表面吸附是产生相移偏差的主要原因。
利用离子束溅射稳定性高的特性，制备出用于空间探测、神光Ⅲ、嫦娥工程、全固态激光系统用的多种高性能薄膜，如宽截止滤光、高消光比偏振膜、宽带增透膜、短波通膜以及波长分离膜等，并在相应的工作中发挥了重要的作用。