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。

设计并搭建了一套反射镜损耗增量的实时测量系统，实验得到反射镜损耗变化曲线。结果表明,该系统能有效地监测反射镜损耗在等离子体环境中变化的过程，并揭示损耗变化规律，并发现实际损耗增量和与等离子体作用后的自然放置时间密切相关；改变放电电流和腔体气压，损耗增量幅度明显不同。测量结果为等离子体作用下反射镜损耗变化机理的研究提供了实验依据。

提出了一种基于块状亚波长光栅的偏振不敏感宽光谱高反镜的设计方法。亚波长光栅的反射性能由光栅的结构参数即周期和占空比决定，优化周期和占空比值将使亚波长光栅在更宽的光谱范围内具有更高的反射率。采用严格耦合波分析法计算不同周期下光栅的反射率，再构造一个集合包含所有反射率超过99%的光栅周期值，运用迭代优化算法，减小集合的数据规模，从而快速确定最优的光栅周期值和它对应的占空比值。仿真结果显示，使用标准的绝缘体上硅（SOI）晶片制作的二维块状亚波长光栅反射镜将在182 nm的光谱范围内保持超过99%的反射率，同时光栅的反射特性与垂直入射光的偏振态无关，但是当入射角大于7°时在1439～1621 nm的波长范围内光栅的反射率将无法始终保持在99%以上。因此，可以将二维块状亚波长光栅应用在垂直腔面激光器上，用于激光多普勒测速或者构建光缓存的二维网络。最后，通过数值仿真证实，在二维块状亚波长光栅反射镜的制作过程中，允许周期值和占空比值存在一定的误差。

为了更好地评价大口径反射光学元件在不同尺度下的起伏情况，提出了一种基于结构函数的子孔径拼接算法。首先，对于算法的基本原理与步骤进行了描述，从理论分析的角度对于计算误差的特性进行了分析；之后针对口径为1.23 m的大型反射镜面形数据，应用文中所提出的方法，利用结构函数进行子孔径拼接并对于其误差特性进行了检验，验证了所提出方法的可行性。最后，将该方法应用于30 m望远镜三镜(TMT M3)的面形仿真数据，得到了其在不同评价尺度下的起伏情况。文中的工作对于TMT M3 的最后完成有着重要的意义，并且对于与TMT M3 类似的大口径平面镜面形评价有着一定指导价值。

为了更好地检测与评价大口径平面镜，引入了离散傅里叶级数作为处理五棱镜扫描结果的数学工具。从基本理论出发，分析了离散傅里叶方法本身性质以及在处理斜率信息上的优势；之后借助功率谱以及Zernike 多项式，分析了经过傅里叶方法处理得到结果的空间域以及频域的特性。针对米级口径的反射镜面形数据，进行模拟数据采集，之后对于该数据进行处理，得到可以用于检测装调的低阶面形。

针对射频板条CO2激光器所采用的非稳-波导混合腔反射镜热变形问题。利用有限元分析法仿真得出了反射镜的热变形和温度分布，并提出了一种背面多热丝同步加热自适应补偿方法。结果表明，加热补偿方法可将反射镜的曲率变形从0.16%降低到0.02%以内，并获得了不同激光功率下的补偿曲线。

为了更好地分析大口径反射镜的面形，引入奇异值方法来分析系统的重力印透造成的大尺度起伏以及由磨削加工、测量噪声等因素造成的中高频误差。首先对奇异值分解的基本方法以及在反射镜表面评价中的具体应用方法进行了研究；之后利用数值仿真，验证了奇异值分解应用在反射镜表面分析中的可行性；最后，将提出的方法应用在实际的反射镜镜面评价之中，得到系统去除高频误差后的结果。所提出的方法对于低信噪比的大口径反射系统面形评价有较好的指导作用。

基于热力解耦的热弹性模型，采用常用假设，通过方程分析法，导出了激光辐照下高反射镜热变形问题的尺度律。同时,还发现了对同一模型，当其他条件不变时，变形、温升、应力与激光功率密度之间具有线性关系。数值结果证明了该问题尺度律的成立及线性关系的正确性。该结论是利用缩比模型研究大尺寸反射镜在激光辐照下的热变形问题的依据，且为解决缩比模型设计、辐照条件设计和模型实验数据反推到原型等相关问题提供了参考准则。

在某空间光学系统一块反射镜的设计中，虽然采取了很多积极的措施来减小温度变化的影响，但由于能受到太阳直接照射，其空间热环境非常恶劣，因此仍需对其进行热变形分析。为此，对空间光学结构热分析的一般流程进行了讨论。对热变形分析过程中关键的温度场映射问题进行了研究，比较了两种温度场映射的方法。对于所研究的反射镜的热变形问题，选取了通过热传导分析建立温度场的方法进行了分析。分析结果表明，利用热传导建立温度场计算出来的镜面变形PV和RMS值的变化与实验结果是一致的，该方法具有普遍的适用性。