本发明提供一种折反射式光学系统，包括：光轴全部共轴的主镜、次镜和红外焦平面探测器，主镜设置中心孔，次镜放置在主镜的前方，主镜和次镜为卡塞格林结构，红外焦平面探测器放置在主镜的后方；红外焦平面探测器从前到后依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜和焦平面；光束经过主镜的反射后进入次镜，再次经过次镜的反射后进入红外焦平面探测器的内部，经过第一透镜后光束汇聚到第二透镜上，再经过第二透镜的折射后，第三透镜再次将光束汇聚在焦平面上，使汇聚后的光束被红外焦平面探测器接收。本发明通过将透镜部分封装到红外探测器内部的方式，结构紧凑，体积小，显著降低了光学系统的自身辐射，实现了较大的光学系统视场范围。