随着科技的不断进步,各国对空间的探索愈演愈烈。空间碎片对航天器的威胁、间谍卫星对领土的窥探和天基武器的应用等潜在威胁对空间成像技术的发展提出了更高的要求。对天基目标的成像识别主要由空间成像光学系统实现。传统空间成像光学系统使用可见光作为工作谱段,在空间目标成像方面存在不足,对于某些特种材料的目标可能出现观测不足的情况,且在夜晚时段无法实现观测成像,即便对于清晰成像的目标也可能因为形状普遍,难以辨认其核心功能,从而无法实现目标识别。相较于传统可见光成像光学系统,红外成像光学系统由于红外光热成像的特点,可以对空间目标实现全天时全天候的观测,且可以实现目标温度差异化观测,对其内部核心部件及其功能的推测提供有效依据,进而实现空间目标的精确识别。但由于红外光波长较长,难以实现高分辨率成像,导致目标观测不够清晰,识别不够精准。结合传统可见光成像和红外成像的优点,可见红外一体化成像光学系统在环境条件允许的情况下可以同时对同一空间目标多谱段成像,获取其详细信息以实现对其的精确识别;在环境条件不好的情况下也可以发挥传统可见光和红外光学系统的成像观测功能。为了实现对空间目标的复杂信息获取与精确识别,提出了一种宽谱段可见红外一体化光学系统的设计。由应用场景分析出发,选择了合理的光电探测器,之后对光学指标进行分析计算,其后对系统性能进行合理预估,最后采用先设计分系统后进行一体化设计的方式完成了光学系统的设计。该光学系统选用0.45μm～0.85μm可见光谱段、1.0μm～1.6μm短波红外谱段和3.8μm～4.6μm中波红外谱段作为工作谱段。系统采用共孔径一体化校正镜分光的一体化设计形式,共用部分采用R-C结构,分光后分别设置透镜组对像差进行校正,分别利用探测器成像。一体化系统入瞳口径1m,遮拦比小于12.3%;可见光分系统有效焦距9m,相对孔径1/9,像元大小5μm,探测器面阵2560×2560;短波红外分系统有效焦距9m,相对孔径1/9,像元大小15μm,探测器面阵640×512;中波红外分系统有效焦距3m,相对孔径1/3,像元大小10μm,探测器面阵1024×768。以现有标准对设计好的系统进行了像质评价,得到三个分系统的成像质量均满足设计需求和应用标准;对光学系统进行了离焦分析,得到焦深内的点列图和MTF变化均在合理范围内,不影响成像质量;对系统进行了波像差分析得到系统加工面形精度需求;对系统进行了公差分析和公差缩紧,得到了可供现有条件下加工的公差参数;对系统进行了热光学分析,得到在合理温度范围内系统通过焦面调焦维持成像质量不下降;对系统进行了鬼像分析,得到各分系统产生的鬼像均不影响各自的像面成像;最后对系统进行了杂散光抑制设计和杂散光分析,设计了主镜遮光罩、次镜遮光罩和外遮光罩以及挡光环和消杂光光阑,模拟了0.5°～80°范围的杂散光仿真追迹,绘制了各分系统的PST曲线。综合以上结果表明,该系统设计公差分配合理,可靠性好且成像质量高,可以实现对空间目标的复杂信息获取与精确识别,为后期技术分析提供良好的硬件基础。