针对窗口自发辐射对于红外探测器系统性能产生的影响，利用 ASAP软件对红外探测器窗口的自发辐射进行仿真，仿真结果以在探测器前方等效黑体辐射的方式呈现，同时红外探测器在不同温度黑体的辐射下进行实验，得到真实的等效黑体辐射。通过两种仿真结果与实验结果的对比，分析了当红外探测器探测不同温度时，两种仿真方案与实际真实值的误差，最终确定方案二适于仿真红外探测器窗口。方案二同时也可以为其他透明光学组件自发辐射的仿真建模提供参考。

设计了适用于制冷型320×256 中波红外凝视焦平面阵列探测器和320×256长波红外凝视焦平面阵列探测器的共孔径消热差折反射式红外双波段光学系统。该系统在中波3.7~4.8 μm, 长波7.7~11.7 μm, 环境温度10~40 ℃下工作, 其焦距为292 mm, 视场角为1.56°×1.875°, F/＃为1.93, 满足100％冷光阑效率。设计的系统共用主镜、次镜和准直镜组, 利用分光镜实现中波红外、长波红外光谱分光, 后接各自的校正镜组校正剩余像差。给出了设计原理、设计过程和工程设计时需考虑的一些因素, 通过选择合适的光学材料、机械材料和分配光焦度, 实现了两路系统在10~40 ℃环境温度下具有良好的成像性能。该系统成像质量良好、可加工性好、装配难度小、工程可实施性强。

针对一般标量近似算法精度不高的问题，提出采用S矩阵的严格耦合波的方法计算光栅衍射效率。通过建立完整的闪耀光栅理论模型，对各分层电磁场进行傅里叶级数展开，采用散射矩阵方法求解各谐波系数，完成衍射效率计算。该方法已应用到红外光栅TE和TM 2种模式衍射效率的计算。分析了散射矩阵解决数值运算不稳定的原因，通过与标量近似计算方法进行比较，说明红外光栅衍射偏振特性。