大角度倾斜入射时,光学薄膜表现出强烈的偏振效应。这一现象在大部分应用场合会带来系统光学性能的劣变,然而控制偏振效应的光学薄膜设计是困难的。分析了产生偏振效应的内在原因,采用由三种全介质材料构成的四层膜堆和等效层结构膜堆组合得到初始膜系,结合单纯形法和共轭梯度法的多级优化,设计了1300～1330nm和1535～1565nm两个波段范围内分光比都为1∶1的近红外双波段消偏振分光膜。结果显示,在45°入射时,在两个工作波段的s分量和p分量的反射率曲线偏振分离小,反射和透射引起的相位变化也控制在很小范围。

针对红外双波段成像系统性能测试与评估的应用需求,设计了3um-5um和8uM-12um红外双波段视景仿真用离轴三反光学系统。在共轴三反光学系统成像理论基础上,分析了孔径光栏远离主镜的离轴三反系统像差特性,研究了大出瞳距、大相对孔径条件下离轴三反光学系统的结构设计和像差平衡方法。系统焦距为330mm,F＃为3,视场为60X4.5。,出瞳距为750mm,在空间频率10lp/mm处,中波红外MTF>0.65,长波红外MTF>0.4,接近衍射极限。具有大视场、大出瞳距、高分辨率、结构紧凑等特点。

针对远程红外目标探测的需求，为提高光学系统在复杂环境下的探测能力，设计了制冷式红外双波段共光路折衍混合摄远物镜。摄远物镜的工作波段为红外中波（3~5 μm）及红外长波（8~12 μm），采用透射式共光路结构，由物镜和中继镜组成。摄远物镜焦距为-200 mm，F数为2.8，全视场角为3.2°。探测器选用2/3 inch(1 inch=25.4 mm)的HgCdTe红外中波焦平面阵列，分辨率为320 pixel×256 pixel，像元尺寸为30 μm。该摄远物镜像质优良，在截止频率为17 lp/mm时，红外中波各视场的调制传递函数(MTF)值超过0.5，红外长波的MTF值超过0.3；各视场点列图均方根半径均远小于艾里斑半径；实现了100%冷光阑效率。该红外摄远物镜可用于坦克红外观瞄等系统。

为了避免环境温度变化影响红外双波段目标模拟器的投影图像质量，对其变焦投影镜头进行了光机热分析。建立了变焦投影镜头的有限元分析模型，通过对非定常的热应力问题进行准静态处理，完成了有限元模型的热分析和静力学分析，并求解出整机随温度变化的位移云图。通过有限元数据转换算法将离散节点的坐标数据转化为矢高变形数据，利用Householder算法完成了基于Zernike多项式的镜面热变形拟合，并将拟合系数导入光学设计软件，得到了不同温度下变焦投影镜头的热分析结果。结果表明，当温度在10～30 ℃区间时，投影图像质量对整机的热变形不敏感。

根据GeC薄膜折射率可调的特点，采用磁控溅射技术，在Ge基底上沉积了不同折射率的GeC薄膜以及类金刚石(DLC)膜和红外双波段保护膜。利用红外光谱仪测试了样品的红外透射光谱，利用偏光显微镜和显微硬度计测量了样品的维氏硬度。结果表明，GeC,DLC以及红外双波段保护膜均能显著提高样品的显微硬度；红外双波段保护膜在3.7~4.8 μm和7.5~10.5 μm波段范围内的平均透射率均高于94%，样品硬度高于单层GeC薄膜和DLC薄膜。红外双波段薄膜样品通过了GJB2485-95规定的环境实验。