衍射光學元件（DOE）在紅外雙波段甚至多波段的應用逐漸成為熱點。基于雙層DOE的多色光積分衍射效率（PIDE）最大化的設計思想，在工作波段范圍內設計最佳工作波長，從而計算雙層DOE的最佳微結構高度，并給出了適用于多波段光學系統的PIDE權重分配的數學分析模型。基于此雙層DOE，設計了F數為1.1、焦距為75 mm的雙波段（3.7~4.8 μm和8.0~12.0 μm）紅外光學系統。在29.4 lp/mm空間頻率處，系統中、長波紅外所有視場調制傳遞函數（MTF）分別高于0.60和0.45，在-40~60 ℃范圍內實現了無熱化設計。該系統在改善成像質量、小型化、輕量化，以及紅外雙波段消熱差等方面表現出了巨大的優勢。
