一种提升超快激光薄膜性能的多参数综合优化膜系设计方法，基于现有的局部优化算法和针式优化算法，结合了局部优化算法的高效性和针式优化算法的准确性，提出了更适用于色散镜设计的综合优化法。该方法交叉性的使用局部优化算法和针式优化算法，并且通过薄层优化和厚层优化对评价函数产生扰动，有效避免在自动优化过程中出现不符合实际制备工艺要求的膜层结构。采用综合优化法能够在要求波段内设计出高反射、低色散振荡的色散镜，并且自动消除极薄层和极厚层，极大的降低了膜层的制备难度。