为了提高空间激光通信系统的工作范围，简化光学系统的结构，提出了基于离轴自由曲面的大视场两镜无焦光学天线的设计形式。该光学天线采用无焦结构，无需再使用准直透镜元件，可以极大地简化系统结构，克服了传统聚焦光学天线体积过大、大功率光源情况下焦点处功率密度过高等问题。首先，基于三级像差理论，推导了两镜无焦系统的消像差公式，并对求解结果进行了分析总结。然后，根据求解结果和实际需求设计了一款无焦光学天线，该系统的有效通光口径为100 mm，放大倍率为5倍，波段为500~1 100 nm，全视场角为0.6°，主镜为凹抛物面的一部分，次镜采用XY多项式表征的自由曲面，并用MATLAB 对次镜自由曲面面形进行了仿真。结果表明，光学系统全视场的波像差优于λ/14（λ=500 nm），斯托列尔比大于0.8，系统能量集中度较高，像质接近衍射极限，光学视场相对于传统二次曲面系统增加了26.7%。因此，该种天线结构在激光通信领域具有较强的实用性和很好的发展前景。