一、大口径光学元件表面镀膜技术
随着光学成像系统（以空间相机为代表）分辨率要求不断提高，其光学元件口径日益增大，发展大口径光学元件表面镀膜技术愈发紧迫。大口径光学元件表面镀膜与普通光学镀膜相比有诸多特殊之处，需针对性开展专门研究。
（一）温度控制与膜层性能问题
为保证大口径光学元件的面形精度、规避风险，镀膜时基底温度需控制在较低水平。但很多大口径光学元件（如保护窗口、主、次反射镜等）直接暴露于外部环境，其膜层需有良好耐环境性能。传统镀膜工艺中，为提高膜层耐环境特性，基底通常要加温到 200 - 300℃，这与大口径光学元件镀膜控制温度、防止面形变化的基本要求相矛盾。而且低温成膜会导致膜层残余应力大，增加光学元件面形变化可能性。因此，发展常温成膜技术，在低温下获得低应力且环境适应性优良的光学薄膜是重要研究目标之一。
（二）镀膜均匀性控制难题
大口径光学元件镀膜时，镀膜均匀性控制更复杂。以等离子体辅助电子束蒸发镀膜为例，当光学元件口径超 1500mm，因离子源工作要求，镀膜真空度在 1×10 - 2Pa 左右，此时蒸发距离与气体分子平均自由程相当，传统镀膜均匀性理论假设条件不成立。再考虑离子源束流密度均匀性问题，就需要重新建立更复杂模型并通过实验验证。
（三）基片处理过程需谨慎
大口径光学元件镀膜前的基片清洗、擦拭、装夹、翻转等过程都要认真研究，防止元件在这些过程中面形改变。针对这些特点，实验室开展关键技术攻关并成效显著。实验室与成都南方光学仪器厂研制出国内口径最大的 2.5m 真空镀膜机，并进行大量工艺研究，目前已具备 1.5m 量级反射镜镀膜能力。实验室还拟深化大口径反射镜镀膜技术研究，在提高工艺稳定性的同时，开展 4m 量级反射镜镀膜装备与工艺、离子束辅助定向溅射镀膜等技术研究。
二、新型反射镜光学表面改性技术与装备
空间光学系统中的大口径反射镜需具备良好物理、机械、热学等性能以在严酷环境下正常工作，且重量要小。为此，新型反射镜镜胚材料得到深入研究和发展，Be 和 SiC 是综合指标较好的空间反射镜材料。它们物理、机械性能良好、密度小且可轻量化以降低重量。因 Be 的氧化物有毒，使用量少；SiC 性能接近 Be 且无毒，近年来发展迅速，在空间项目中应用日益广泛。
常用的空间 SiC 材料有 S - SiC 和 RB - SiC 两种。S - SiC 是单相 SiC 陶瓷材料，其微孔结构会导致表面光能吸收，使反射率下降；RB - SiC 有 SiC 和 Si 两相，因 Si 硬度低，加工后表面形成台阶状形貌，粗糙度增加，散射损失较大。国内外常采用表面改性方法解决光能损失问题。
采用 PVD 方法制备大口径 SiC 反射镜改性膜层技术，主要研究方向如下：
大尺寸反射镜在三维尺度上薄膜的生长机理及其对薄膜厚度、膜层质量的影响。
PVD 可在相对低温下制备改性层，需探索如何在低温下实现性能优良的改性膜（与 CVD 高温成膜不同）。
建立大尺寸状态下 PVD 方法制备改性膜层的均匀性物理模型，提高改性膜层质量。
研究改性膜层和反射镜镜坯的结合状态（相关的相互扩散机理、结合方式），因其决定反射镜性能。
三、雷达隐身薄膜材料
导弹、飞机等武器的雷达目标特征控制是隐身技术研究重点，由于传统雷达吸波材料不能用于观通器件，降低导弹制导舱、飞机观察窗的雷达散射截面（RCS）是实现雷达隐身的关键。雷达隐身薄膜材料兼具结构和材料设计优势，有优异滤波特性，相比传统吸波材料有 “厚度薄、质量轻、带宽宽” 等优点，是导弹、飞机观通器件雷达隐身首选材料。
针对不同制导频段，雷达隐身薄膜材料分为三种：用于电视末制导舱雷达隐身的铟锡氧化物（ITO）薄膜、用于红外末制导舱雷达隐身的感性网栅薄膜和用于雷达末制导舱带外雷达隐身的频率选择表面（FSS）。雷达隐身薄膜材料设计涉及光学、电磁学和材料学领域。制作上，ITO 膜是连续薄膜，用合适镀膜工艺设备和手段即可实现；感性网栅膜是非连续薄膜，性能与结构和材料相关，且线宽越窄性能越好，制作涉及光刻与镀膜领域；FSS 结构不连续，对材料厚度、介电参数、结构尺寸、单元排列方式等敏感，制作需结合光刻、镀膜和层合三种工艺技术。
四、可见、近红外、中波红外、长波红外多谱段共用光学薄膜
随着技术发展，越来越多的光学系统采用多谱段共光路设计，出现许多二光、三光甚至四光合一的光学系统。在这些多光合一光学系统中，多谱段共用光学薄膜性能对整个系统性能至关重要。当多谱段共用光学元件较多时，光学薄膜优劣会使系统总体透过率有很大差别。因此，发展多谱段共用光学薄膜技术是提高多光合一光学系统性能的主要手段。
现阶段多光合一光学系统多包括可见光和中、长波红外，多谱段共用光学薄膜主要有反射膜、多谱段宽光谱减反膜和分色膜。对于反射膜，采用金属反射法较易实现多谱段高反射率，提高金属反射膜环境适应性是研究重点。
波长跨度大的多谱段宽光谱减反膜对膜系设计和制备工艺要求极高。因镀膜材料选择范围有限，膜系设计转圜余地小，只能通过增加膜系复杂程度满足要求。复杂减反膜系对镀膜工艺敏感，要求镀膜工艺有相当稳定性。所以，多谱段宽光谱减反膜的先进膜系设计思想和稳定镀膜工艺是主要研究方向之一。
多谱段分色膜实现更困难，主要由波长跨度大、分色效率要求高、环境适应性要求高、有时包括大功率激光等特点决定，这些特点给分色方案确定、基底和镀膜材料选择、膜系设计、镀膜工艺等带来很大困难，需系统研究完善多谱段共用薄膜技术。
五、激光对抗高损伤阈值薄膜及激光的防护
近年来激光技术快速发展，激光武器从设想变为现实。大功率激光武器作为定向能武器出现，其发射与防护等问题对光学薄膜提出更高要求。
（一）高损伤阈值薄膜需求
在大功率激光武器系统中，用于反射或透射高能激光的光学元件上的光学薄膜需有高损伤阈值，保障光学元件正常工作。当高能激光与武器光学跟踪瞄准系统共光路时，光学薄膜要在保证高损伤阈值同时满足激光和跟瞄系统工作波段的光学性能，在开放式系统中还需有良好环境适应性。随着激光功率提高，这些要求实现难度大幅上升。因此，开展光学薄膜激光损伤机理研究，发展相关制备和测试技术是开发大功率激光武器的必经之路。
（二）激光防护技术
因激光武器发展，侦察、跟踪、对抗等光学系统面临的威胁增大。通过光学薄膜发展的激光防护技术是使这些光学系统免受激光武器伤害的有效途径之一。在光学系统中，可采用光学镀膜方法对光谱进行选择性透过，过滤激光波长，使其不能进入系统内部，从而使系统免受伤害。
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