近年来,随着深空探测需求的不断提高,光学导航敏感器的性能要求也越来越高,多模式导航敏感器已经成为光学导航敏感器的发展趋势。常规单一波段的光学导航敏感器难以满足目前多模式空间探测的需求,多波段光学导航敏感器成为研究热点。简单的多相机拼接方法虽然能解决该问题,但因载荷体积、重量、成本均会大大增加,难以适用。共口径光学系统因其具有波段宽、结构简单紧凑、重量轻等优点成为多波段导航敏感器光学系统首选,但是宽波段光学材料选择有限,光学元件的选取与光路结构布局是多波段共口径光学设计的难点。因此,本文对多波段共光路光学导航敏感器光学系统进行设计,主要包括以下内容:首先,分析了多波段光学导航敏感器基本原理、不同结构设计的优缺点,根据本课题轻小型化的设计要求,对系统结构进行理论分析与设计,提出了一种共口径、宽波段、体积小、重量轻的反射式光学系统。该系统基于常见反射式光学系统,在次镜与像面之间设置棱镜,并将次镜通过镀膜方式,使可见光波段、长波红外波段和激光独立成像于探测器,实现了多波段的要求。其次,根据实际设计需求,合理建立初始结构,提出一种通过遗传算法,根据三级像差理论,求解两镜系统初始结构计算方法。通过光学设计软件对光学系统进行优化,最终可见光成像系统与长波红外成像系统像质良好,激光接收系统能量集中,整个光学系统结构紧凑。最后,考虑系统实际工程应用问题。分析系统工作环境,通过比较不同无热化设计方法,最终选择光学被动式消热差方法,设计结果表明可见光成像系统与长波红外成像系统在-20℃~60℃时,系统成像质量良好,传递函数下降不超过0.1,成像系统最终像质受温度影响不大,在工作温度范围内光学成像系统可以清晰成像。激光接收系统在-20℃~60℃时,能量聚集度较高,满足使用要求。为满足实际加工问题,对光学系统公差进行分配,经过公差分析表明,在给定公差条件下满足实际工程需求,该公差分配合理。