随着光学技术的发展以及深空探测领域要求的提高,高分辨率、高精度与超远距探测是天基光学观测系统的发展趋势,而大口径望远主镜系统是光学探测系统的核心,一直以来都是国内外研究学者的重点研究对象。传统意义上的单体镜由于系统重量与制造加工等局限性难以满足天基系统的需求。衍射成像技术具有面型精度要求低、轻量化、可制作口径大等特点,成为实现超大口径天基望远镜的未来发展方向。本文以激光雷达大口径接收系统的宽视场接收为目的,进行了基于衍射光学元件的接收系统主镜设计,并进行了激光雷达宽视场接收方案的研究,主要的研究工作如下:从光场相位变换角度出发,研究了光场的线性相位变化、二阶相位变化对输出光束的影响,用相控阵的概念解释了波束展宽的原理。光学相控阵是基于某种效应改变材料的折射率从而达到控制光场相位和光束方向的目的,而衍射光学器件是通过调节相位台阶的相应参数,使其产生高阶相位从而实现宽视场波束接收,二者的本质是相同的。对普通单透镜、透镜组和菲涅尔透镜在不同视场时光束耦合进入光纤中的作用效果进行理论仿真,并对普通透镜视场展宽效果进行实验验证。研究结果表明:光学透镜对于接收视场具有展宽作用。对于激光雷达系统,利用光学相控阵或衍射光学元件对光束进行压缩处理,可以将宽视场光束收入光纤中。分别对平面型和曲面型菲涅尔透镜进行三维建模,并导入ZEMAX软件,设计了平面型菲涅尔主镜和符合整流罩面型的共形菲涅尔主镜,研究了二者对于增大视场的效果。将所设计的平面和曲面菲涅尔主镜与场光学器件相结合,设计了非成像衍射光学接收系统。在1.5°半视场下,经过场镜和浸没透镜的二次聚焦,使光线能够更大限度的收入探测器中,系统同时满足高增益与大视场的要求。