折衍混合光学系统的设计在近年来已经得到了长足的发展,折衍混合光学系统的应用也越来越广泛。衍射光学元件的加入让折衍混合光学系统相对于传统的折射光学系统具有结构紧凑、重量较轻和长度较短等优点,还能改善光学系统的色散影响。在望远镜、空间光学遥感仪器、医学成像、红外夜视等领域有着广泛的现实和潜在的应用。目前,国内外对衍射光学元件的加工方法和工艺已有许多研究,涉及到单点金刚石车削法、光刻和离子束刻蚀法、纳米压印法等主要方法。利用光刻法生成的图形具有高的横向(X,Y方向)精度,用光学镀膜的方式在纵向(Z方向)能够形成高精度的台阶,从而形成高精度的衍射结构,这正是本文研究的基本技术路径。本文从折衍混合光学系统的应用需求出发,通过分析计算物镜要求的各项参数,设计了一种工作波段在3.7~4.8μm、焦距64mm和F数为1.6的中红外折衍混合物镜。采用光刻和薄膜沉积工艺把衍射微结构制作在硅平面透镜上的设计,比较同样性能的全折射物镜,使得系统总重量和总长度均减少了约40%。对成像质量和公差进行了分析,为物镜的加工误差给出了技术参考。制作了透镜的三片透镜,在平面硅透镜上使用光刻和多次薄膜套镀的方法制作了9环带16台阶的衍射微结构,测试了衍射微结构的显微结构和透过率,分析了误差来源并给出了部分解决办法,得到了满足性能要求的3.7~4.8μm中波红外波段的衍射光学元件。最后,针对本论文在研究过程中遇到的问题和发现的不足,提出了解决方案和将来的研究方向。本论文的研究有利于中波红外衍射元件的设计和制作,为中波红外折衍混合物镜的研制提供了新的借鉴。