采用柔性带式支撑方式的大口径光学反射镜与支撑带之间的静摩擦力对反射镜面形精度影响较大, 而且该影响难于直接定量测量。针对这一实际情况, 考虑到温度变化将引起静摩擦力状态变化这一规律, 建立了温度—静摩擦力间的关系表达式; 接着, 以反射镜所受静摩擦力与环境温度关系为基础, 通过测量不同温度下的反射镜面形精度, 间接推算出静摩擦力对反射镜面形精度的影响; 以1.2米SiC轻量化反射镜为研究对象, 利用干涉仪检测其柔性带式支撑机构在不同温度下的面形精度, 并利用实测数据推导出温度—静摩擦关系的相应系数; 最后借助ANSYS软件, 对带式支撑机构的受力情况进行仿真分析。实测结果与仿真分析结果一致性较好, 说明该研究方法可较为准确地推导出静摩擦力对大口径SiC轻量化反射镜面形影响。

针对具有锁相结构的圆筒组合型CO_{2激光器，分析了其注入锁定的原理，利用等价条形腔理论，建立了分析其输出基模的数学模型。利用该模型，研究了不同形变量对圆筒形腔输出基模的影响。结果表明，为了获得与注入光束模式类似的光场分布，复曲面镜与圆筒形谐振腔中平面镜镜面中心的形变量应控制在0.07倍波长以内。同时，分析在不同腔镜参数情况下腔镜形变对输出模式造成的影响，其结果有利于进一步优化谐振腔的参数设计。}

针对热膨胀率较大的SiC反射镜, 设计了结合A-Frame柔性切向杆侧向支撑结构和机械式Whiffletree轴向支撑结构、具有良好热解耦能力的1.2 m SiC轻量化主镜被动支撑系统。为研究A-Frame柔性侧向支撑机构对主镜支撑面形、热解耦和系统刚度的影响, 利用Ansys软件对支撑系统的支撑效果进行了有限元分析, 而后对实际的支撑系统进行了相关试验测试。测试显示在光轴竖直和水平两种状态下, 使用提出的支撑机构的支撑系统引起的主镜镜面变形误差RMS的变化小于13 nm; 在实验室温度14~23℃下, 检测得到主镜面形RMS最大差异为1.9 nm。利用模态分析仪对该主镜及支撑系统进行的动态测试表明: 系统的一阶固有频率为52.7 Hz, 而理论分析为63 Hz, 且前6阶模态振型与分析一致。得到的分析和测试结果都表明该被动支撑系统支撑效果良好, 且具有较高的支撑刚度和良好的热解耦能力。

在卫星红外多光谱扫描仪模拟空间环境辐射定标试验中, 环境模拟器舱内的稳、瞬态温度场会给光学系统成像质量带来影响。以试验中的实测温度变化作为温度载荷, 借助有限元软件, 分析了定标系统中通光孔径为Φ400mm的离轴抛物面主镜的温度场分布和热弹性变形。选用在单位圆内正交的Zernike多项式为拟合基函数, 通过坐标变换, 将抛物镜表面坐标转换为完整抛物面坐标, 而后从矛盾方程组入手, 应用Householder变换, 把系数矩阵正交三角化, 求解拟合系数, 完成波面拟合。拟合前后各离散点的PV值由1.59×10-5m变为1.5626×10-5m, RMS值由3.7159×10-6m变为3.7144×10-6m。将拟合结果导入ZEMAX软件中, 导入前后, 离轴抛物面反射镜波前像差PV值由0改变为0.018λ(λ＝632.8nm)。应用该方法进行了镜面变形分析, 结果表明, 拟合精度高, 并可以分析任意面形、形状的光学表面。

利用泰曼干涉仪及图像处理系统对强激光作用下不同冷却结构镜片包括空腔、环形通道几何结构铜镜的变形进行了实验研究，对其变形规律、变形机理作了探讨和分析。设计了一种新型多层冷却结构铜镜。将这几种铜镜的变形作比较，结果表明新结构铜镜不仅热变形小，而且由冷却流体压力引起的附加变形也很小，为有效控制强激光系统中镜片表面变形提供了有效途径。