随着红外量子阱探测器技术的发展,现在已经可以用一个探测器来同时响应中波红外和长波红外的热辐射。这一技术使得研究双光谱光学系统成为必要,需要一个成像物镜可以对中波和长波在同一焦平面进行良好成像。与单一波段相比,双色红外成像系统可以从场景光谱特征中提取更为全面的信息,在现代军事战争中的隐身与反隐身、真伪识别、光谱分析等侦查与反侦查领域具有不可替代的特殊性。因此,对双色系统的研究与开发无论是在理论上还是在实际应用上都具有十分重要的价值。本文主要包括以下内容:1)研究双色三视场光学系统的成像原理,论述红外变焦物镜成像原理,介绍可供选择的双波段红外光学材料及谐衍射光学元件的应用,对同一材料在不同波段的色散值进行统计计算,并对双光谱消色差理论进行研究;2)针对Sofradir开发的双波段中波-长波QWIP探测器,采用二次成像形式,设计一款双色三视场光学系统,并对该系统进行了详细的像差分析、无热化设计及公差分析;3)对双色系统关键组件进行了设计,并根据系统视场切换模式及调焦、无热化设计结果,对系统伺服驱动控制电路进行设计。4)巧妙地将谐衍射光学元件引入到双色系统设计中,在原系统参数条件下,设计了更为简洁的折/衍混合光学系统,验证谐衍射光学元件在双色系统设计中的优势,对折射系统和折/衍混合光学系统进行比较。