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F-P薄膜滤波器因其结构设计简单、调谐中心波长范围广、工艺制备方便且成本低廉等优势,在光通信、激光系统和光纤光栅传感等领域获得极大的应用。特别是在光读出方式的红外成像领域,利用其光刻次数少、原理简单和无需制冷系统等特点,结合当前发展成熟的CCD/CMOS工艺,有广阔的市场前景。衬底材料的选择、基于衬底的膜层结构设计及优化、基于现有实验条件的制备方案选择都是影响F-P薄膜滤波器性能的关键。因此,本文将从薄膜传输的理论出发,根据实验要求对滤波器进行结构设计,并在此基础上进行实验制备,理论分析,性能优化,对F-P薄膜滤波器的性能有一个初步的研究。首先,从现有设备条件中,选择了非晶硅和氮化硅作为高低折射率材料,非晶硅作为腔层材料,利用PECVD（等离子加强化学气相沉积）设备在硅衬底上沉积了不同结构的全介质F-P薄膜滤波器,测量分析了不同结构的薄膜滤波器实验性能。结果表明:（1）腔层两端DBR（高低折射率材料）数量相同,即对称结构的F-P薄膜滤波器,随着DBR数量的增加,滤波器半峰宽（FWHM）减小,中心波长光谱反射率范围(Rmax-Rmin)在DBR数量1到3时较为接近,DBR数量为4时,光谱反射率范围减小,平均斜率((Rmax-Rmin)/（FWHM/2）)在3周期DBR时最大,综合性能在DBR数量2到3时最高,平均斜率表示了在单位波长的调谐下,光谱反射率的变化幅度。（2）通过理论分析和仿真发现,当腔层两端高反膜系反射率接近时,滤波器性能更优,但是衬底的存在降低了腔层底部高反膜系的反射率,在此基础上制备了一种新的非对称滤波器结构,极大地提升了滤波器的性能;当腔层顶部为2周期的DBR时,腔层底部在对称结构的基础上增加一个周期DBR,薄膜滤波器的性能得到极大提升,半峰宽7nm,中心波长光谱反射率范围增加到80.4%,平均斜率也达到了22.97%。继续增加底部DBR数量时,滤波器整体性能下降。（3）非对称结构是增加了腔层底部反射率,受此启发,降低顶部高反膜系反射率也可以减小腔层两端反射率差值,所以设计制备了一种新的含减反膜的薄膜滤波器结构,实验测得在上下3个周期DBR的对称结构上,沉积一层减反膜得到了半峰宽为6nm,光谱反射率范围83.6%,平均斜率27.88的优异性能,而且表面的氮化硅增透膜还可用作滤波器的保护层。然后,由于在显微镜中观察到滤波器表面存在尺寸为微米级别的薄膜气泡,研究了表面气泡的基本结构和性质,分析了气泡对滤波器的影响,通过在硅基衬底表面热氧化一层二氧化硅缓冲层解决了气泡的问题;利用仿真分析发现缓冲层可以克服衬底对滤波器结构的光学性质的影响,方便后续光学优化设计。在热氧化衬底上沉积了上下两个周期DBR的对称结构薄膜滤波器,测得其半峰宽5.5nm,光谱反射率范围66.82%,平均斜率24.30,基本与非对称结构和减反膜结构性能接近,而且滤波器表面均匀平整。最后,对薄膜滤波器进行了阵列化的探究。设计了单元结构绘制光刻掩膜版,涂胶、显影、刻蚀、去胶之后进行切割处理,得到了单元尺寸一致,表面平整的阵列化滤波器结构,通过测量计算得到其调谐性能为0.035nm/℃,单位温度下反射率变化为0.16%/℃（这可以直接对应于光强）,超过之前研究的10倍,这主要是因为结构设计提升滤波性能,特别是平均斜率的提升,为后续阵列化滤波器的应用打下坚实的基础。