随着红外光学系统的应用范围越来越广,要求红外光学系统对外界环境的适应能力越来越强。在诸多外界因素中,温度变化对红外光学系统的影响十分明显,在超出工作温度范围时,由于红外光学材料的热特性,光学系统的成像质量下降得十分严重,系统整体的性能也变得不再稳定。因此开展红外光学系统无热化设计,具有重要的应用价值。波前编码将光学成像和数字图像处理技术相结合,在系统的光瞳处添加一块特殊设计的相位板,实现在光瞳处对光波波前的重新调制,可以使系统对离焦不敏感。这与红外无热化的理念相同,将波前编码技术理论应用到红外光学系统中,就可以使系统对由温度变化引起的热离焦不敏感,达到无热化的目的。本文主要研究内容如下:(1)阐述了波前编码技术的编码理论和解码理论,推导了三次相位板的解析表达式,并且将传统光学系统和波前编码系统在空域、频域和光线分布上进行了对比;(2)分析了温度变化对光学元件和空气的折射率、元件间隔、厚度和面形的影响,以及光学系统随温度变化产生的热焦移;对波前编码理论实现光学系统的无热化设计进行了理论推导,并在此基础上分析了波前编码无热系统的工作温度范围;(3)分析了基于不同准则的相位板优化函数,建立了基于各个温度值下传递函数一致性与图像可恢复性的相位板参数优化函数,并分别在空域和频域上对应用不同优化函数的波前编码系统进行了比对分析;(4)应用波前编码技术将典型红外光学系统进行无热化设计,并应用常用的几种滤波器对中间图像进行恢复,比对了在有噪声的情况下,几种滤波器对图像的恢复能力。另外对相位板自身热效应对系统的影响进行了分析。