1. Геометрические размеры, фокусное расстояние, свойства материала (показатель преломления и, опционально, поглощения), желаемая точность (для каких длин волн), цель применения..
2. Just do it, mf! Про тестирование см. "цели и точность".
3. Я пользовался TracePro. Еще можно использовать Zemax, хитро установленный OptisWorks, Comsol, OSLO, LightTools ..., куча всего. Даже UG_user выкладывал свой скрипт для трассировки в NX.
4. Книги по оптике, по геометрической оптике..
1, 4 - Это если линза без покрытий)