本发明公开了一种基于压缩感知的光学器件面温度分布检测方法，该方法采用的光学器件面温度分布检测系统包括二维振镜、激光器、光学器件、温度检测模块、信号处理模块、反射镜、激光功率计。二维振镜改变激光器入射到待测物体表面的方向，激光器照射光学器件，光学器件吸收照射激光束能量而产生温升，温度检测模块利用电桥测温原理测量由激光器照射引起的温升并将温度信号转换为电信号，信号处理模块先对电信号进行放大滤波处理、再将放大滤波后的电信号转化为数字信号并送入微控制器或FPGA进行处理。本发明基于压缩感知的光学器件面温度分布检测方法结构简单，适用于温度检测领域。