高功率固体激光装置作为最主要的惯性约束聚变(ICF)驱动器一直是研究的热点,其激光传输效率是一项极为重要的指标。在激光传输的过程中,由真空/光学元件界面处折射率突变产生的激光反射是影响激光传输效率的重要因素之一。因此,在光学元件表面涂覆增透膜是提高激光传输效率最为有效的手段。溶胶-凝胶Si02增透膜以其良好的增透和抗激光损伤性能,已成为高功率激光装置中增透膜的首选。虽然常规Si02增透膜体系已发展得较为成熟,但是随着ICF研究对激光传输效率的要求不断提高,目前增透膜仍存在超低折射率薄膜匮乏、薄膜环境稳定性差、宽光谱增透膜性能有待提升等亟待解决的技术难题。本论文在深入理解薄膜增透原理、微观结构与性能关系的基础上,设计并制备出一系列具有优异光学性能、良好环境稳定性的单层Si02增透膜和折射率渐变宽光谱双层Si02增透膜,相关的研究成果如下:(1)实心SiO2纳米粒子增透膜的构筑采用六甲基二硅胺烷(HMDS)修饰溶胶-凝胶法SiO2纳米粒子,实现了纳米粒子尺寸及形貌的调控,并成功制备出具有优异光学性能和良好环境稳定性的单层SiO2增透膜。测试结果表明,增透膜的折射率可在1.12-1.44的较大范围内调节;基底涂膜前后的透光率提高6%以上,具有良好的增透性能;涂膜后的水接触角最高可达155°。探讨了增透膜折射率可调的机理,发现纳米粒子表面能效应和纳米粒子尺寸效应是降低增透膜折射率的重要因素,为通过调控纳米粒子的形貌、尺寸来调控薄膜微观结构和宏观性能提供了理论依据。(2)空心SiO2纳米粒子原位改性及增透膜的制备针对常规溶胶-凝胶SiO2增透膜折射率难以降低至1.10以下的技术难题,以聚丙烯酸(PAA)为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备出空心SiO2纳米粒子(HSNs),探讨了HSNs的生长机理。使用HMDS对HSNs进行原位改性,以改性后的HSNs为构筑单元制备Si02增透膜。测试结果表明,增透膜折射率最低可达1.08,这是首次在温和条件下将溶胶-凝胶Si02增透膜折射率降至1.10以下,并且HSNs的原位改性技术能够显著提升增透膜的环境稳定性。(3)空心Si02纳米粒子的形貌调控及增透膜的制备采用PAA为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源前驱体,甲基三乙氧基硅烷(MTES)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为修饰剂,通过调节相关物料的配比、加料顺序等,以一步碱催化法获得了蜂窝状、蝌蚪状、双壳层球状等多种形貌的新型HSNs。以新型HSNs为构筑单元,通过提拉法制备得到增透膜。研究纳米粒子微观结构和增透膜性能之间的关系表明,纳米粒子尺寸效应、纳米粒子表面能效应和填充效应影响了增透膜的微观形貌,使其折射率在1.038-1.18之间可调;调节加料顺序可以产生薄膜表面封孔效应,进而提升增透膜的环境稳定性。通过对HSNs形貌的调控,发展了一条简单有效的超低折射率增透膜制备新途径,并为薄膜折射率调控及其环境稳定性提升提供了全新的思路。(4)折射率渐变宽光谱双层SiO2增透膜采用HMDS原位改性的Si02纳米粒子构筑上层膜,以酸/碱复合Si02纳米粒子制备下层膜,最终成功制得上层膜折射率为1.16、下层膜折射率为1.27的宽光谱双层增透膜。测试结果表明,双层增透膜在351 nm、527 nm、1053 nm处的透光率分别为99.6%、98.0%和99.3%;双层SiO2增透膜具有优异的真空污染抵抗能力;该增透膜的激光损伤阈值为23.6 ± 1.1 J.cm-2,与Stober法制得的单层SiO2薄膜激光损伤阈值相当。本工作成功解决了当前双层增透膜宽光谱增透性能不佳、上层薄膜偏厚等难题,为制备透光率高、环境稳定性好、激光损伤阈值高的宽光谱双层Si02增透膜奠定了坚实的基础。