考虑到消像差和消热差，在谐衍射的基础上提出了双层谐衍射透镜的概念.采用Ge和AMTIR I两种红外材料组成的三片式折衍射混合结构设计了工作于3~5 μm和8~12 μm双波段、F/#为1.2的大相对孔径红外消热差光学系统.该系统在(－40~+60)℃范围内性能稳定，适用于像元尺寸25 μm，像元数640×480的凝视式双波段焦平面阵列探测器，可在2 km时分辨3 m范围的目标.它既保留了普通衍射透镜的独特性能，又可以在一系列分离的波长处获得相同的光焦度，且大幅度提高各波段的衍射效率.

设计了工作于3~5 μm和8~12 μm双波段、F数为1.2的大相对孔径的红外消热差光学系统。该系统全视场角为22°,有效焦距为50 mm，系统总长78 mm。系统采用锗和AMTIR I(Ge、As、Se混合材料)两种材料,为三片镜结构。通过引入双层谐衍射元件，大大提高了衍射效率，减小了色差，并使系统重量减轻。系统在-40 ℃~60 ℃的温度范围内性能稳定,适用于像元尺寸为25 μm，像元数为640 pixel×480 pixel的凝视式双波段焦平面阵列探测器。设计结果表明：当探测器的尼奎斯特频率为20 lp/mm时，温度取不同值时的调制传递函数(MTF)值均大于0.5，成像质量良好，实现了消热差设计。可在作用距离为2 km时，分辨3 m范围的目标，满足**侦察的需求。

双色红外光学系统能够同时获取长波红外与中波红外的波段信息，有利于目标的搜索和识别.本文针对红外热像仪的需求，对双视场/双色红外光学系统进行了设计.实现了4.4~5.4μm/7.8~8.8μm双波段同时清晰成像，在F#为2.68情况下，通过切换变倍组完成9°×6.75°/3°×2.25°双视场转换.通过红外材料与光焦度的合理分配实现了折射式被动消热差设计.设计结果表明，系统在－40℃~+60℃工作温度下，像面稳定、像质优良，能够满足红外热像仪的使用需求.