近年来,各种衍射光学元件被广泛应用到各类红外成像系统中,主要由于衍射光学元件能够消色差、消热差、简化系统结构以及提高光学设计自由度等优势。尽管如此,衍射效率依然是制约衍射光学元件在红外成像光学系统中应用的主要因素,特别是在多窗口的红外成像光学系统中的应用,因此有必要研究在红外宽波段内实现高衍射效率的衍射光学元件。本文开始简单介绍了衍射的历史以及衍射系统未来的发展方向,紧接着介绍了衍射成像的理论基础。围绕衍射光学元件的衍射效率进行讨论,追溯衍射效率分析模型,分别为标量衍射理论模型和电磁波理论模型,探讨两种模型的适用范围,分析了单层衍射光学元件,双层衍射光学元件以及谐衍射光学元件的衍射效率。分别分析了入射角、波长、以及温度对衍射元件的影响,尤其针对在红外波段的双层衍射元件,不同的设计波长对衍射效率的影响,得出合适的设计波长最大可以提高15%。根据双层衍射光学元件理论,设计了含有双层衍射元件的中远红外光学系统,其中波红外的传递函数(MTF)在/40mmlp所有视场达到0.6,长波红外在/40mmlp所有视场达到0.2。