近年来,随着科学技术的迅猛发展,特别是红外探测器技术的进步,新材料的出现及制作工艺的日益完善,红外系统越来越多地应用于军用和民用各个领域。在军用领域,红外探测系统广泛应用于预警、侦察探测、目标跟踪、目标观瞄等军事装备,有效解决夜战和低可探测性目标探测问题,在现代战争中起着不可替代的作用;在民用领域,红外探测系统广泛应用于电力管控、医疗诊断、重点区域安全防护等。2003年“非典”期间,利用红外探测仪对人体体温进行有效监控、测量,对此人们还记忆犹新。红外光学系统是红外探测系统不可分割的重要组成部分,它用于收集来自目标和背景的红外辐射,并将其汇聚到红外探测器的光敏面上,以便形成目标和背景的图象。随着红外探测器器件的不断升级换代,以及各种应用对红外探测系统要求的不断提高,对红外光学系统的性能和优化设计也提出了更高的要求。本论文对红外预警探测系统进行了综述,介绍了红外光学系统和衍射光学元件(DOE)理论,研究了红外光学系统设计的方法和手段,设计了一个以红外预警系统为应用对象的红外光学系统,应用光学设计软件对系统进行了性能优化。所做主要工作如下:(1)分析了环境温度对红外系统的影响,论述了利用衍射光学元件实现光学系统减热差和消色差的原理和方法。将DOE元件应用于红外系统的减热差设计中。(2)分别设计了8μm～12μm波段常温下及-20℃～60℃温度带宽范围内性能接近衍射极限的红外光学系统。(3)使用光学传递函数进行光学系统成象质量评价,对传统的折射光学系统及含衍射元件的混合光学系统的性能进行了比较,混合光学系统在成象质量及体积、重量、环境适应性等方面都有明显的优势。