随着对空间信息获取能力的要求不断提高, 使得高分辨率动态遥感成为空间光学领域一个新的研究热点。偏视场同轴三反光学系统具有长焦距、体积小、轻量化程度和成像质量高等特点, 能够满足低轨视频卫星高分辨率、多谱段、多功能性和低成本的要求, 因此在高分辨率动态遥感领域有着广泛的应用前景。以高斯光学和三反射消像差理论为基础, 设计了可见光面阵成像、近红外和中红外线阵推扫成像的共孔径光学系统。可见光系统焦距4.1 m, 近红外系统焦距2.6 m, 中红外系统焦距1.85 m, 三者孔径均为520 mm, 视场均为0.6°×0.6°, 成像质均接近衍射极限, 成像质量良好。系统总长小于f′visible/3.7, 且系统的加工和装配公差较为宽松, 易于实现。

阐述了基于相位差异（PD）的波前传感技术的基本原理；仿真分析了PD技术的噪声适应性及探测器离焦误差对精度的影响；利用PD技术的波前传感结果分别辅助装调了离轴、同轴三反光学系统，并分别将多视场的波前图与干涉检验的结果进行对比。实验结果表明，利用PD技术可实现三反光学系统的波前传感及辅助装调。与干涉检验的结果相比，波前传感结果的RMS偏差均优于0.02λ，检测精度满足工程需求。

为实现高分辨率全天候对地观测，充分利用了长焦距、大孔径空间光学系统的特点，设计了可见、红外共孔径光学系统。系统由可见光光学系统和红外子系统组成，视场角1.3°×0.1°，便于共光路同时推扫成像。可见光光学系统采用同轴三反结构，谱段0.38~0.78 μm，焦距25 m，F 数10，具有中间像面和实际出瞳，便于抑制杂散光。在可见光光学系统出瞳附近分光并以红外子系统与之承接，形成共孔径红外光学系统，谱段8~10.5 μm，焦距4 m，F 数1.6。优化后，双波段像质均接近衍射极限，满足设计指标且全系统结构紧凑。进行了公差分析，并通过蒙特卡罗方法验证了公差分配的结果满足静态传递函数优于0.2的设计要求。