针对高空预警探测系统中红外光学系统的需求，在分析大口径光学系统结构特点的基础上，研究了非球面系统的特点，结合两镜R-C系统结构计算方法，提出系统主要性能指标，并设计了一个符合要求的450mm口径红外非球面光学系统。系统采用全非球面的设计，经过系统优化、像差和热差分析。该系统具有结构简单、质量轻、口径大、焦距长、失真小以及良好温度适应性等特点。