本发明提供一种基于热流场的光学透镜设计方法，首先利用莫尔层析实验装置，获得被测热流场的莫尔条纹图，根据莫尔条纹得到相位信息，进一步计算出热流场引起的光线偏折角，根据光线偏折角计算与被测热流场等效的透镜的焦距；给定光学透镜的焦距和折射率后，利用透镜焦距与曲率半径以及折射率之间的关系即可确定透镜的曲率半径，通过曲率半径即可得到透镜的中心厚度。本发明对光线在热流场中的传输进行了合理的简化与等效，将待测热流场对光线的偏折效应等价为一定焦距的薄透镜，为今后采用有效的光学方法消除热流场对光学探测造成的影响提供了一定的参考和可能；本发明设计合理，操作方便，实用性强，适宜推广。