传统的两镜折反式光学系统通常采用两片或多片均匀材料的球面校正镜校正同轴两反系统的剩余像差，为了减少校正镜组镜片数量甚至要引入带有非球面的透镜。采用的单片轴向梯度折射率校正镜即可以校正同轴两反系统的剩余像差，又可以减少校正镜片数。总结了轴向梯度折射率透镜和带有无光焦度校正元件光学系统的初级像差理论，研究了轴向梯度折射率透镜作为两镜折反式光学系统校正镜的设计方法。并且给出了采用单片轴向梯度折射率透镜作为校正镜，焦距为3000 mm，相对孔径为1/8，视场角为1°的两镜折反式光学系统设计。设计结果表明，系统最大视场波前RMS 值小于0.07 l，系统弥散圆半径接近艾里斑半径，在50 lp/mm 时的传递函数高于0.35，系统的最大畸变小于0.5，最大场曲小于0.2，系统像质接近衍射极限。

随着航空航天遥感相机的分辨率及视场要求的不断提高，离轴四反光学系统受到越来越多的关注。而传统设计方法在离轴系统方面逐渐显示出局限性，因此引入了一种新型的设计方法—微分方程设计方法。首先介绍了微分方程设计方法的原理及设计思路，并加入焦距约束因素，创新性地提出同轴四反光学系统模型；并根据微分方程方法设计了一款焦距为100 mm、弧矢方向视场角为40°，子午方向视场角为10°的大视场离轴四反射镜光学系统，该系统在50 lp/mm 处的调制传递函数(MTF)均在0.606 以上。经过实验验证，与传统的设计方法相比，微分方程设计方法不但计算简洁、有效，而且在离轴系统的结构参数计算及面型计算方面有广泛的应用前景。