低温光学系统（low temperature optical system），工学-光学工程-光学传输-红外光学-红外光学系统，在探测目标信号很微弱时，如深空背景的宇宙红外波段或工作时需冷却到低温的光学系统。在探测目标信号时，将整台仪器包括光学系统冷却到很低的温度，可以减少仪器自身辐射的影响，提高仪器探测灵敏度。常用的冷却方式有使用辐射板、制冷机和用液氮、液氦制冷，制冷温度由探测目标强弱及探测器需求决定。在设计冷光学系统时，需考虑光、机、热、探测器等诸多接口问题及光机参数变化问题。低温光学系统常用于空间天文望远镜及其他以深空为背景的红外望远镜上。