运用矩阵运算方法，得到一个与自聚焦透镜完全等价的单薄透镜光学系统。这个等价光学系统，仅由一个正薄透镜和两个完全相同的光学间隔组成。在近轴近似条件下，它可以替代自聚焦透镜，从而大大简化包含复杂自聚焦透镜的光电系统的光学分析。利用这个等效光学系统，对所有节距的自聚焦透镜的成像特性进行了研究，阐明了各个节距的自聚焦透镜的物像关系。并在此基础上讨论了该等效系统在光纤准直、复印机光学系统以及光纤耦合器里的应用。