根据双波段消热差理论设计了大视场消热差红外双波段光学系统.系统为4片式反远结构, 包括一个衍射面和一个非球面, 设计波长为3.5~4.8 μｍ/8~12 μｍ, 焦距为8 mm, 全视场80.2°, F/#为2, 系统出瞳与冷光阑严格匹配, 满足100%冷光阑效率.根据消热差条件和波段间消色差条件, 得出4片分离薄透镜光焦度分配的解, 进一步建立了三维投影消热差图, 据此合理选择光学材料.根据环境温度要求, 利用光学被动式消热差的方法实现了系统在－40~60℃的温度变化范围内的消热差设计.结果表明, 系统在环境温度变化范围内成像质量良好, 实现了光学系统无热化.

基于像元大小为25 m 的384×288非制冷型凝视焦平面阵列探测器，设计了一种20倍非制冷长波红外连续变焦光学系统。该系统的工作波段为8～12 m，F数为1.3，具有相对孔径大、变倍比大和变焦凸轮曲线平滑等优点。该系统共有7片镜片，使用2种材料组组合，其中多数透镜使用常用的锗材料，以减少使用昂贵材料和便于加工。通过使用1片衍射面元件和2片非球面元件实现了紧凑的结构。该系统的奈奎斯特空间频率为20 lp/mm，短焦、长焦的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)大于0.4，中焦MTF大于0.58。 MTF值体现出该系统具有极好的像质特征。