近年来,随着各国红外技术的不断发展与进步,红外成像系统己成为各国研究的重点,在军事和民用领域有着广泛的应用。红外光学系统作为红外成像系统的主要构成部分,能够收集目标和背景所放射出的红外辐射,并成像在探测器的光敏面上。这使红外成像系统能够有效地对目标进行搜索、识别和捕获,对提升我国的军事实力和人民生活水平具有很重要的意义。本文查阅整理了国内外红外成像技术及其发展趋势,归纳总结了红外光学系统的特点、性能以及设计方法,在此基础上,对无人机载光电吊舱长波红外光学系统,开展了轻小型设计研究和实验验证。论文的主要工作包括:1)论文开展了轻小型无人机载光电吊舱长波红外光学系统的设计研究,包括理论推导和软件仿真分析。光学系统采用二次成像折反射式结构,光谱范围8～12.5μm,F数为2,口径为Φ150mm,总视场为2.34°。从公差、环境适应性和冷反射等方面,对该轻小型光学系统进行了仿真分析。2)论文开展了轻小型无人机载光电吊舱长波红外光学系统的实验验证研究,包括光学系统的加工检测、系统装调、实验室及外景测试评估。设计了主镜加工检测光路、镜片装配检测光路,进行了整机栅栏法MTF实验室测试以及外景成像。论文的创新点包括:1)在光学系统设计方面,将常用卡式二次成像折反射式结构的主系统简化为折叠牛顿式主系统,将球面次镜简化为平面镜折叠光路,轴外像差通过非球面校正镜组校正。光学设计传函高于0.41@17lp/mm,具有100%冷屏效应,而体积仅为Φ152 mm×125 mm。光学系统设计巧妙、结构轻小紧凑。2)在系统研制方面,全系统光机结构采用全铝设计,全系统镜片采用单点金刚石车削及抛光技术加工与无应力装配,研制成本低、周期短。实验室测试全视场传函高于0.24@17lp/mm,外景扫描成像像质清晰。本文的设计思路和研制方法,可为类似应用的无人机载光电吊舱长波红外仪器的光学系统的研制提供参考。