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

将谐衍射透镜应用在传统红外单波段佩茨瓦尔(Petzval)物镜上,设计得到工作波段处于3.4～4.2 μm和8～11 μm的红外双波段单层谐衍射光学系统。但单层谐衍射元件的衍射效率只在设计波长处衍射效率最高,随着波长相对设计中心波长向两侧偏离,主衍射级次的衍射效率逐渐下降。为提高含单层谐衍射元件光学系统的衍射效率,基于双层衍射元件衍射效率表达式研究了双层谐衍射元件的结构优化,给出了优化方法。设计出佩茨瓦尔型红外双波段双层谐衍射光学系统,其在3.4～4.2 μm和8～11 μm两个工作波段的衍射效