衍射光学元件（DOE）在红外双波段甚至多波段的应用逐渐成为热点。基于双层DOE的多色光积分衍射效率（PIDE）最大化的设计思想，在工作波段范围内设计最佳工作波长，从而计算双层DOE的最佳微结构高度，并给出了适用于多波段光学系统的PIDE权重分配的数学分析模型。基于此双层DOE，设计了F数为1.1、焦距为75 mm的双波段（3.7~4.8 μm和8.0~12.0 μm）红外光学系统。在29.4 lp/mm空间频率处，系统中、长波红外所有视场调制传递函数（MTF）分别高于0.60和0.45，在-40~60 ℃范围内实现了无热化设计。该系统在改善成像质量、小型化、轻量化，以及红外双波段消热差等方面表现出了巨大的优势。
