随着红外探测技术的发展,气体红外热成像探测技术在气体探测领域的应用日趋广泛。被动式气体红外热成像探测具有结构简单、探测视场大、非接触且动态直观等优点,可用于甲烷和天然气的泄露探测,逐渐成为了新的研究热点。现有的被动式甲烷气体红外热成像探测系统仅能探测甲烷单个红外特征吸收峰,同时探测两个红外特征吸收峰可以有效提升系统灵敏度。本文以单晶锗为基底,Ge和ZnS为高、低折射率材料研制了一种红外双波段滤光膜,能够在有效截止背景噪声的同时,满足探测系统同时探测甲烷两个红外特征吸收峰的需求。基于薄膜光学系统设计理论,以6.0μm为截止带分界点,提出了具有较高实验可行性的拆分设计方案;通过实验探究ZnS膜层折射率与离子束流的关系,获得了折射率(3μm)小于2.20且薄膜稳定性良好的ZnS膜层,拓宽了截止波段范围并消除了截止波段上的刺峰,实现了前表面膜系的设计;在后表面膜系设计中,选择了有少数可控薄层的膜系设计结果,减少了非周期窄带滤光膜的分析变量,降低了膜系物理厚度并提高了优化效果,有效提高了后表面膜系的实验可行性。在膜系制备中,通过实验探究沉积温度与Ge膜层聚集密度的关系,得到了满足Ge膜层光谱稳定性的最低沉积温度,有助于获取折射率更低的ZnS膜层;提出了环形ZnS膜料蒸镀工艺,获得了稳定的ZnS的沉积速率,有助于稳定ZnS的Tooling值并消除薄膜表面麻点,该工艺能有效提高ZnS材料用于红外滤光膜研制的可靠性,降低了红外滤光膜系的制备难度并改善了薄膜外观。通过两次反演分析控制膜系设计阶段引入的敏感薄层,使滤光膜较为容易地达到了光谱要求。经测试,研制的双波段滤光膜在3.31μm和7.67μm透过率分别为89.25%、81.97%,截止波段3.71~7.47μm和7.87~10μm的平均透过率分别为0.36%和0.36%。滤光膜通过了耐环境和光谱稳定性测试,将其应用在甲烷探测系统中有效提高了采集图像的对比度,达到了提高系统的灵敏度的目的。