蓝宝石具有优异的光学、力学、热学性能,是3～5μm中波红外窗口的优选材料。但温度升高时,蓝宝石的强度急剧下降,红外透过率也满足不了设计使用要求。在蓝宝石表面镀制增透保护涂层成为其满足高速、高温下使用要求的有效途径。氧化硅（SiO₂）膜具有优良的物理、化学性能,且与蓝宝石附着良好,适合用作提高蓝宝石高温强度的红外增透保护涂层;氮化硅（Si₃N₄）薄膜具有优异的光电、机械性能,也与蓝宝石附着良好,适合用作提高蓝宝石高温强度的保护涂层。在国外,SiO₂、Si₃N₄薄膜用作蓝宝石增透保护涂层的研究已经取得了一定进展;在国内,这方面的研究还未见报道。本文主要开展了蓝宝石衬底上增透保护膜系的设计;氧化硅、氮化硅薄膜的制备工艺及其对薄膜结构、性能的影响规律的研究;氧化硅、氮化硅薄膜用作蓝宝石头罩增透保护涂层的制备研究。主要研究成果如下: （1）利用OPFCAD软件在蓝宝石衬底上设计了SiO₂/Si₃N₄、SiO₂/Si₃N₄/SiO₂增透保护膜系。设计结果表明,蓝宝石衬底上双面镀SiO₂/Si₃N₄、SiO₂/Si₃N₄/SiO₂膜系,在3～5μm波段平均透过率大于97%,可满足导弹头罩设计和使用的要求。 （2）在BMS450型磁控溅射镀膜机上优化了制备Si₃N₄薄膜的工艺参数,获得了主要工艺参数对沉积速率的影响规律。对所制备的Si₃N₄薄膜进行了X射线光电子谱（XPS）、X射线衍射（XRD）分析,结果表明所制备的薄膜为非晶Si₃N₄薄膜。 （3）利用射频磁控反应溅射法,在蓝宝石上镀制了所设计的SiO₂/Si₃N₄增透膜系。蓝宝石衬底双面镀SiO₂/Si₃N₄膜系后,在3～5μm波段的平均透过率达到92.21%;高温强度试验结果表明,SiO₂/Si₃N₄双层膜系明显提高了试样的高温强度,能满足导弹头罩的设计使用要求。 （4）测试研究了未镀膜和镀膜蓝宝石试样的高温红外透过率,随着温度的升高,未镀膜和镀膜蓝宝石试样的透过率都有所下降。 （5）进行了蓝宝石头罩镀膜工艺研究,在蓝宝石头罩上成功制备出增透膜系,单面镀膜后平均透过率和均匀性都能满足使用要求。