大口径空间光学望远镜是实现高分辨率遥感与高灵敏度探测的重要科学仪器。传统的整体式望远镜口径超过4 m将难以突破现有运载器整流罩有效包络的限制，采用分块式的技术手段可以在满足运载能力的前提下实现口径最大化，是解决当前望远镜高分辨率与高信息收集能力的最优选择。文章先从部署形式上对分块式空间望远镜的国内外研究现状进行了梳理，归纳出分块望远镜在技术实现路线上的技术类型和特点，分别对高精度机构展开技术、机器人智能装配技术、波前检测与调控技术以及超轻可调分块镜技术进行了技术内涵及实现技术途径分析，最后面向未来远景目标，对分块式空间望远镜的技术发展作了展望。

为了更好地对大口径分段望远镜进行集成检测与稳定性保持基准构建，本文提出一种大口径环形分段光学系统基准构建方法。首先，采用局部光瞳投射的方式实现光瞳对准映射；其次，利用微透镜阵列构建系统共焦空间基准；之后，基于环带整体调控模式，采用共焦与曲率半径联合分析，实现曲率半径与系统对准的共同调节；最后，利用白光干涉所形成的条纹包络进行粗共相探测，并利用通道光谱方法实现粗共相与精共相间的精度衔接，空间共焦基准定位精度优于125 μm，共相基准覆盖范围优于20 μm，精度优于0.5 μm，光谱基准不确定度优于5%。实现了不同时空特征扰动的分层次、多模态抑制，利用以上共基准原位测量新方法有效提升了光学系统原位计量检测精度并缩短了溯源链长度，增加了检测效率与准确度。

太阳望远镜复杂的观测环境会引起机电型边缘传感器的零点漂移。采用光学探测的方法对边缘传感器进行短周期定标，解决太阳望远镜中传感器零点漂移的问题。为验证光学探测技术对边缘传感器进行短周期定标的可行性，开展了基于点扩散函数的子镜边缘探测研究。利用促动器、边缘传感器以及点扩散函数互相关检测法进行交叉定标实验，其检测精度优于5 nm，并在两镜系统上开展了基于点扩散函数边缘探测的主动控制实验。实验结果表明，该方法的探测精度和探测频率满足对边缘传感器的短周期定标。

随着天文探测的不断发展，望远镜的口径越来越大，拼接镜面技术为大口径望远镜主镜的设计提供了一种比单镜面形式更简单可行的替代方案，现已成为大口径望远镜主镜设计的重要途径。本文以詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)和三十米望远镜(TMT)等典型拼接式望远镜的主镜设计为参考，总结了当前拼接镜面技术的发展现状；并阐述了在大规模子镜背景下，不同子镜拼接方案的性能差异，以及镜面支撑技术和共相检测技术的未来发展趋势，希望可以为我国下一代极大口径光学望远镜的自主研制提供参考。

为了实现大口径、长焦距、批量化离轴镜面的高精度面形检验，本文提出了一种零位反衍补偿检测方案，采用计算全息和球面反射镜共同对离轴镜面法向像差进行补偿，检测光路波像差残差接近于零。检测方案为非轴对称离轴结构，设计了相应的全息对准光路，以保证检测光路装调切实可行。不同离轴量子镜检测光路参数完全一致，仅需更换相应位置计算全息片、调整待测镜空间姿态，即可实现不同类型镜面的快速批量化检验。误差分析结果表明，由补偿元件制造误差、光路失调、干涉仪面形测量重复性以及干涉仪标准球面波偏差引起的待测镜面形误差小于λ/40 (RMS值，λ=632.8 nm)。

拼接镜面技术是光学合成孔径望远镜的三种实现方式之一，是未来大口径望远镜的重要研究方向。由于拼接镜面主动控制系统直接影响拼接镜面等效大口径镜面的光学性能，本文着眼于地基大口径望远镜的拼接镜面主动控制技术，由地基拼接镜面望远镜的发展过程展开，阐述拼接镜面主动控制系统的主要结构，对国内外拼接镜面主动控制系统发展概况进行分析和总结。归纳了拼接镜面主动控制系统实现主动调整和主动保持的关键技术，明确了深度学习理论在闭环控制，共相检测与校正和系统级仿真建模技术中的逐步应用和未来发展方向，为国内下一代地基大口径望远镜拼接镜面的控制方案设计提供相应的指导。