蛾眼减反射微纳结构在光学窗口、显示器件和太阳能电池等方面的应用越来越广泛,逐渐成为国内外研究的热点问题。随着理论仿真和制备工艺的不断发展,宽谱段、宽角度、环境适应能力强等要求也已成为蛾眼减反射器件实际应用的关键指标。本文以严格耦合波和时域有限差分法为理论研究基础,利用FDTD-Solutions仿真优化设计了硅材料和多光谱级硫化锌材料的亚波长蛾眼减反射结构,分别应用于入射角0°~60°的2~5μm红外宽谱段和0.41~5μm可见光、近红外和中红外复合的超宽谱段。通过对比仿真数据,分析了波长和入射角度随形貌参数变化对透射率的影响。基于结构参数优化设计结果,利用激光干涉光刻、金属掩膜沉积、电感耦合等离子体刻蚀的工艺路线在硅材料和硫化锌材料表面制备了蛾眼减反射结构,并分析了光刻过程中曝光剂量对光刻胶掩膜尺寸的影响和离子刻蚀过程中刻蚀气体与刻蚀时间对刻蚀形貌的影响。对制备出的实验样片在光学性能和力学性能两方面进行了测试分析。测试结果表明:硅材料蛾眼结构的宽光谱广角减反射性能较硅基裸片提高了29%~36%,但蛾眼结构的耐损伤性能有所下降;硫化锌材料蛾眼结构的宽光谱广角减反射性能较硫化锌裸片提高了26%~33%,并具有相对较好的耐损伤性能。通过沉积氧化铝保护膜层的方法对硅材料蛾眼结构的力学性能进行改进,在不影响减反射性能的前提下,提高了硅材料蛾眼结构的耐损伤性能,并达到了光学窗口类的使用要求。