近年来,随着探测技术的进一步发展,红外光学系统向着大口径、多光谱方向发展。红外辐射系统极易受外部和自身杂散光的影响,杂散辐射会使像面的信噪比降低,杂散辐射影响较强时甚至会将目标信号完全淹没。因此,杂散辐射研究对一些高精度的光学探测系统的设计是一项不可缺少的部分。本文以某型高空红外光学系统为研究对象,采用蒙特卡罗法模拟杂散辐射源在光学系统成像面的影响,研究了光学系统视场内、外杂散辐射源在光学系统像面的能量分布,为后续杂散抑制提供技术支撑。主要内容有以下几个方面:建立非球面高次曲面、半透镜光学特性数学模型和多层次区域分解计算方法。研究非球面高次曲面镜在辐射传递过程的数学求解和辐射分布的方向特性;在对光机系统介质内部的辐射传递计算时,半透镜元件简化成等效传递表面模型,将半透镜简化为上下表面等物性的光学表面;根据杂散光传播过程中,光线与系统所有表面的交点的求解占据程序运行很大计算量,通过引入多层次区域分解方法从而简化计算过程,提高计算效率。针对红外光学系统,基于杂散源及传播路径分析,模化内部光路中关键机械结构和光学元件,对杂散辐射传播及量级评估影响不大的结构进行简化处理,保留辐射传递有影响的缝隙结构,保证计算精度的基础上极大地减小了模型复杂程度,提高了计算效率。基于蒙特卡罗方法,编写计算程序,模拟光束在光学系统内部的传播规律,对光学系统方向概率模型、光线数无关性和建模准确性等辐射传递计算模块展开验证,并为后续开展针对性的杂散辐射分析提供依据。针对一种高空红外光学系统外部干扰源引起的非成像辐射传输问题,通过模拟分析得到干扰源对成像面信号的干扰,以及干扰源的空间分布在成像面干扰的相对大小。