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Fresnel proposa à la commission des phares en 1820 de faire construire un appareil lenticulaire de feu tournant pour le phare de Cordouan, à 8 lentilles carrées. Cette proposition fut adoptée ; une de ces lentilles fut soumise à une première expérience publique le 12 mai 1820, étant placée sur les bâtiments de l'Observatoire en même temps que deux réflecteurs. Le résultat confirma la supériorité des lentilles. Ces 8 lentilles polygonales ne furent point utilisées pour l'appareil de Cordouan et n'ont jamais servi. "Ce qui m'a le plus occupé, ce sont les moyens d'exécution, pour lesquels j'ai été parfaitement secondé par le zèle et l'intelligence de M. Soleil, opticien qui a courageusement entrepris la fabrication de ces grandes lentilles" (A. Fresnel) ; lentilles composées d'une partie centrale, que les Anglo-Saxons appellent "bull eye", et d'échelons concentriques successifs fondus et travaillés séparément avant d'être assemblés par collage.

Les optiques de phare sont le dispositif qui permet de renvoyer au loin sur la mer la lumière émise par un phare et de lui permettre de jouer son rôle. Jusqu'au début du XIXe siècle, cette lumière est reflétée par un miroir parabolique, qui ne permet d'obtenir qu'un résultat limité. A partir de 1918, Augustin Fresnel travaille sur des assemblages de prismes au sein d'une structure, qui permettent d'amplifier cette lumière et de l'envoyer beaucoup plus loin. Il donnera son nom à cette invention révolutionnaire. Les différents prismes (souvent plus d'une centaine) sont assemblés sur des panneaux formant des lentilles de phare. Fresnel travaillera beaucoup sur la forme idoine de ces prismes et les techniques d'assemblement. Cette lentille carrée de 0,76 m de côté, composée de cent prismes de verre assemblés sur un plan vertical, en forme de couronnes polygonales et concentriques, est un prototype. Elle fut essayée le 13 avril 1821 sur l'un des bâtiments de l'Observatoire de Paris, puis de nouveau le 8 septembre 1821 sur l'Arc de Triomphe. Elle était pour cela réunie à 7 autres lentilles semblables, associées en une optique octogonale de 2 mètres de diamètre, éclairées par une lampe à huile à 4 mèches. Le système fut par la suite encore amélioré par Fresnel. Les lentilles, en particulier, furent faites de format rectangulaire. Les optiques Fresnel furent par la suite installées sur la plupart des phares d'Europe au cours du deuxième quart du XIXe siècle.