红外成像探测系统具有较远的作用距离，较大的搜索视场，但只能探测到目标的角度-角度的二维信息，图像缺少距离信息。而激光雷达成像系统具有较强的大气穿透能力，空间分辨率高，跟踪精度高，可测得距离信息，但激光雷达系统的作用距离不是很远，且探测的视场一般很小。因此有必要将红外成像系统和激光雷达系统相结合，弥补单模系统探测视场小和空间分辨率低的不足，复合光学系统充分发挥单模系统的优点，满足不同场合的需要，应用前景广泛，因此，有必要对复合光学系统进行深入研究。本文深入研究了一种采用红外成像系统和激光雷达成像系统相复合的系统，首先利用红外成像系统探测到目标信息后，系统自动切换到激光雷达成像系统工作，激光雷达成像系统对目标进行精确识别和跟踪。所设计的系统具有体积小，重量轻的特点。首先分析了复合光学系统的性能要求，提出了系统的设计方案，进而确定了红外成像系统和激光雷达成像系统的性能指标参数；其次选取了满足要求的红外成像探测器，并设计了红外成像光学系统，通过引入衍射元件的方法在-40℃~60℃温度范围内，使红外成像系统实现了消热差设计，并进行了公差分析，包括制造公差与安装公差的分析等，给出了合理的公差范围，所设计的红外成像系统搜索视场大；最后选取了满足要求的激光器和探测器，确定了激光发射系统和接收系统的初始结构，并进行了优化设计以及性能评价，对系统进行了公差分析，在公差允许的范围内成像质量满足使用要求，所设计的激光雷达成像系统具有较高的成像分辨率。