光学系统的无热化设计和多波段共孔径光学设计。无热化设计包括中波红外变焦光学系统，和近红外变焦光学系统，包括双视场和光学补偿的连续变焦系统；多波段共孔径包括中波与长波红外的共孔径共焦面变焦光学系统设计。

介绍了双波段红外光学系统无热化设计的方法，设计了一个双波段无热化红外光学系统。该系统采用二次成像系统构成，利用Ge、ZnS和ZnSe三种材料及引入两个非球面，实现了双波段红外光学系统光学被动无热化设计。系统工作波段为3.7～4.8 μm和7.7～10.3 μm，结构紧凑，满足100%冷光阑效率要求。像质评定结果表明，光学系统双波段在全温度范围内（-60 ℃～70 ℃）像质良好，证明了该方法的正确性与可行性。

介绍了凝视面阵双视场长波红外光学系统设计及无热化技术。采用两种不同的光学构型实现视场切换，第一种方案通过轴向移动一组透镜实现视场切换，第二种方案通过旋转变倍插入镜组实现视场切换，对比了它们各自的优缺点。研究发现旋转变倍光学系统光学性能优于轴向两档变倍光学性能，但不适合采用光学被动式无热化设计；两档变倍光学系统在小变倍比的情况下（倍率小于4），各项光学性能良好，且较容易采用光学被动式无热化设计，实现轻量化小型化设计。设计中引入非球面降低系统残余像差，减少了镜组个数，降低了系统成本。光学系统工作波段

设计了一个可同时在3~5 μm中波红外(MWIR)和8~11 μm长波红外(LWIR)成像的非制冷双波段红外光学系统。该系统由4片透镜组成,有效焦距为21 mm,F数为2.6,其中第4表面为Q-type非球面,透镜材料采用Ge和Ge10As40Se50硫系玻璃,对系统进行优化设计使之达到无热化效果。设计结果显示此系统在-40~60 ℃范围内成像质量良好,调制传递函数接近衍射极限。在设计参数和初始结构相同的情况下,设计了一个包含偶次非球面的光学系统,并对这两种光学系统进行比较分析。结果表明:Q-t

设计了一个无热化双视场长波红外光学系统，工作波段7.7~9.7 μm。通过轴向移动一组透镜实现红外系统双视场设计，为了满足光学系统大温度范围工作的需求，采用光学被动无热化的设计方法，通过合理分配光学元件材料，利用不同材料的热差特性来消除整个光学系统的热离焦，实现了红外光学系统的无热化设计。像质评价结果表明，光学系统在全温度范围内（-60 ℃~+70 ℃）双视场成像质量好，接近衍射极限。