随着科学技术的飞速发展,红外探测技术逐渐从单波段发展至多波段相融合。短中波红外探测系统将短波红外及中波红外探测技术相结合,使其在微光夜视、识别伪装、穿透雨雾等方面具有独特的优势,成为了红外探测技术的研究热点。短中波红外探测系统中的光学元件折射率较高,光能量入射到元件表面时会有很大的能量损失,致使进入系统的能量减弱,降低了探测系统的精度及响应速度。因此,需要在光学元件表面沉积光学薄膜,提高光学元件的透过率,降低能量损失,提高探测系统性能。短中波红外探测系统在室外工作时会面对雨淋、砂尘等复杂天气条件,特别是在侦查、追踪、空空导弹拦截等军事用途时,将面临高低温、湿热、霉菌等极端环境条件的挑战。故而,短中波红外探测系统的光学薄膜在具有高透过率的光学性能的同时,还需要具备耐高低温、耐霉菌、耐盐雾等良好的耐环境适应性。研究高透过率、耐环境适应性好的短中波红外探测系统光学薄膜对推动短中波红外探测系统的发展具有重要意义。本论文在Si基片表面,研制了1.5～5μm波段T≥96%的短中波红外探测系统光学薄膜,其以Si_xGe_1-x、SiO、MgF₂三种材料组合研制增透膜,全氢聚硅氮烷固化SiO₂研制保护膜。该薄膜具有高透过率、耐摩擦、抗腐蚀等性能,具体的研究内容如下:依据Willey公式,选取增透膜材料。根据公式的计算结果,分别选择SiO、MgF₂作为中、低折射率材料;而常用高折射率材料不满足计算要求,需要研制Si_xGe_1-x混合薄膜作为高折射率材料。根据高折射率材料的透明区及折射率的要求,采用气相混合蒸发技术,并以Ar:H₂离子束流弥补悬挂键,降低非晶缺陷引起的光谱吸收,研制高折射率Si_xGe_1-x混合薄膜;并根据OJL模型及KKR变换关系,准确拟合Si_xG_e1-x薄膜的光学常数。针对MgF₂薄膜易吸潮问题,研究了低吸水MgF₂薄膜制备技术。以O₂为离子源反应气体,在提高聚集密度的同时填补阴离子空位,降低了MgF₂薄膜对水汽的吸附。针对薄膜耐环境性能及光谱性能的要求,开展了低吸收高透过率保护膜的研究。采用全氢聚硅氮烷以旋涂固化法制备保护膜,填补膜层孔隙,阻隔水汽,提高膜层耐环境性能。研究了全氢聚硅氮烷液态膜均匀旋涂技术及低温等离子体固化技术,制备了满足指标需求的SiO₂保护膜。采用上述薄膜材料,开展膜系结构设计的研究。基于线性规划模型及对称膜系的等效层理论,设计了宽波段高透过率薄膜初始膜系结构。采用遗传算法对膜系结构进行优化,并对其膜厚敏感度进行分析。为降低膜系结构的膜厚敏感度,构建了同时具有光谱优化与膜厚敏感度优化能力的新型评价函数,设计了低膜厚敏感度宽光谱高透过率的膜系结构。针对膜系制备过程中,MgF₂薄膜附着力差的问题,开展提高MgF₂膜层附着力的研究。依据热应力力矩模型与吸附理论分析MgF₂的破损机理,以混合气相蒸发Al₂O₃与SiO₂混合膜作为过渡层,有效的提高了膜层的附着力。对制备完成的薄膜进行光谱性能测试及耐环境适应性测试,并根据测试结果对薄膜性能进行分析。测试结果表明,所制备的薄膜在1.5～5μm的光谱透过率的平均值为97.6%、光谱透过率的最低值为96.8%,其同时具有耐摩擦、耐盐雾、耐霉菌、耐高低温等耐环境性能,能够满足短中波红外探测系统的指标要求。