红外光学系统是指工作于红外光谱区的光学系统。红外光学系统包括接收目标自辐射或反射红外信息的光学系统和发射红外信息的光学系统。
红外光学系统按其应用原理大致分为4类：
探测目标方位和距离的红外光学系统、如红外测距仪、红外搜索与跟踪系统、红外导引头等。
探测目标温差分布的红外光学系统，如热像仪。
探测目标辐射通量和反射通量的红外光学系统，如热辐射计。
发射红外辐射的红外光学系统，如红外平行光管，CO2激光定向能系统等。
由于红外光谱的不可见性，前3类红外光学系统必须与红外探测器结合，才能得到应用。红外光学系统广泛应用于军事、工农业生产、医学和空间技术等领域，并将随着红外探测器、红外光学材料、系统设计、微型制冷器和电子技术的发展，得到更加广泛的应用。
红外光学系统设计的原则
1，在设计红外光学系统时，红外辐射能量是设计者比较关心，也是整个系统关键的因素。
2，目前对于减小红外光能损失的思路主要有两个方面。
首先，红外成像系统利用感光面阵接收外界的红外辐射能量，再通过读出电路将电路中的模拟信号转换成数字信号，在信号转化过程中会有大量能量损失，因此我们需要尽量的简化系统结构来提高能量的转化率。
其次，红外光线在通过整个系统的光学镜头时，红外辐射能量会被晶体材料吸收导致整体红外光透过率低。目前有效的解决办法是在镜面表面镀一些增透膜，以此来提高红外光的透过率。
3，为了尽可能的接收到来自目标物的红外辐射，需要在镜片尺寸以及加工精度的范围内适当的扩大光学系统的接收口径和红外探测器感光面的尺寸，以此来提高系统的灵敏度。
4，在设计中我们需要着重考虑系统各个部分之间的匹配问题，其中主要是光学系统与探测器之间的匹配以及探测器与读出电路之间的匹配问题。光学系统与探测器之间要考虑系统空间分辨率、孔径大小等条件，其中制冷型的探测器还需要分析冷光阑的设计位置，以此达到冷光阑100%的效率。另外制冷型的探测器需要使用制冷机进行降温于此同时会引入大量的外界噪声，因此红外光学系统需要尽可能的提高抑制噪声的能力，提高系统的信噪比。
5，在设计系统整体结构构造时应该充分合理的利用整个感光面的面积，尽量使光斑在感光面上均匀成像，从各个方面提高系统的利用率。
6，红外光学成像中热差是影响系统成像的一个关键因素，在设计中须重点考虑。其中当探测器工作温度发生变化时，透射式结构中的镜面的晶体材料折射率以及形状会发生显著变化，导致系统的较好成像像面发生严重漂移。因此须要消除热差对系统成像的影响，保证系统在指定温度范围内正常工作运行。
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