支撑方式对大型光学元件的镜面变形及应力集中具有重要影响。以大口径、非均匀质量分布、二维旋转棱镜为研究对象，综述了多点支撑和面支撑方式，提出了可调分段面支撑方法，并给出具体的方案设计。系统地分析了面支撑方式下棱镜的运动过程，得到最危工况。采用两步优化方法对该工况下的支撑夹角进行优化，优化后棱镜运动过程中的最大变形峰谷值与最大等效应力值相比优化前分别减小了7.40%和11.45%，支撑效果得到了明显改善，验证了该支撑方式的合理性及可行性。

为了降低外界载荷和温度变化对二氧化碳探测仪光学系统透镜面形及共轴的影响, 根据系统的特点和技术要求, 对其典型透镜的支撑结构进行了研究, 设计了一种径向挠性支撑结构并建立了3D实体模型。运用工程CAD分析软件, 采用非线性有限元分析方法对其进行了动静刚度特性和热特性仿真分析, 验证了支撑结构设计的合理性。分析结果表明, 透镜结构组件的一阶固有频率为1 301 Hz; 利用面型拟合, 得到了各工况下镜面面形误差值为PV≤λ/10, RMS≤λ/50, 偏转误差≤1″。该径向支撑结构能很好地保持透镜共轴精度, 减小了温度变化对镜面变形的影响, 各项结果满足设计要求, 证明了结构设计的合理性。