随着功能薄膜材料在半导体、传感器、太阳能电池等领域的广泛应用，纳米薄膜的制备与设计得到人们越来越多的关注。将纳米薄膜应用到光学薄膜器件中时，如何精确确定纳米薄膜厚度及光学参数成为了其中的难题。以更为有效地确定纳米薄膜厚度及光学参数为研究目的，本文利用非线性约束拟合算法设计计算机程序加以运算，通过对薄膜透射率的拟合，获取了单层/双层纳米薄膜的厚度及光学参数。并且，运用显微分析手段对纳米薄膜进行了分析，获得了制备工艺及后处理条件对纳米薄膜结构及表面形貌的影响关系。以纳米薄膜制备工艺和纳米薄膜厚度及光学参数的简便获得方法为课题的本文研究，有助于纳米薄膜制备工艺条件的确定及基于精确薄膜参数的薄膜设计应用。 磁控溅射技术以其面上均匀性佳和适于大面积制备等优点成为了获得高性能纳米薄膜材料的重要手段。本文采用磁控溅射法在玻璃基底上分别制备了不同厚度的单层TiO2、Au纳米薄膜和TiO2/Au、TiO2/Si3N4双层纳米薄膜并用分光光度计测量了这些薄膜的透射光谱。透射光谱可以提供所测材料的精确光学信息，通过透射光谱获取的薄膜光学参数 和薄膜厚度是目标研究参数。本文根据麦克斯韦电磁场方程组，推导出光波在单层/双层光学介质内的传播方程组，从而给出了光学系统的理论透射率T(λ,d, n(λ),k(λ))。然后利用非线性约束优化算法拟合薄膜实测透射率和理论计算透射率，理论计算透射率T(λ,d, n(λ),k(λ))与实测透射率T0(λ,d, n(λ),k(λ))的偏差为δT=Σ(T-T0)2，当其为最小值时，该薄膜参数为最佳薄膜参数(薄膜厚度，折射率，消光系数)。最后通过拟合算法获得的薄膜参数与椭圆偏振仪测量值和相关文献报道的数据对比，得以检验程序的正确性和精确度。 通过本文研究，设计了基于非线性约束优化理论的拟合方法的计算机程序，此方法具有透射光谱易测量、不受制于特定色散模型及计算精度高等优点。得到的拟合计算结果与椭圆偏振仪测量结果及相关文献报道的实际情况基本相符。本文给出了衬底温度、氧分压及退火温度等制备和后处理条件对纳米薄膜结构和表面形貌的影响关系，以便确定纳米薄膜的制备工艺条件。