为了保证平背伺服摆镜的镜面精度和支撑刚度，设计了一种周边柔性支撑的方案，通过对摆镜与镜座粘接处机械结构进行切口处理形成铰链结构，降低结构刚度，减小结构变形产生应力的影响。由于摆镜形状、粘接点位置、柔性支撑结构参数较多，并且相互耦合，首先采用正交实验法对摆镜主要参数进行分析与优化，确定摆镜形状尺寸参数和粘接点位置，随后优化设计摆镜柔性支撑结构。仿真分析和实验表明，采用该周边柔性支撑后，摆镜组件一阶频率为446.66 Hz，在±5 ℃温升（温降）和标准地球重力共同作用下，最大面形误差RMS为λ/42.87，能够满足动、静态刚度和热尺寸稳定性要求。随后使用 ZYGO 干涉仪在 (23±5) ℃ 温度范围内对加工装配后的摆镜面形进行检测，结果表明，摆镜面形PV值优于λ/5.1，RMS优于λ/43.28，满足 RMS≤λ/40的指标要求。实验结果表明，柔性支撑参数设计可靠，满足使用要求。

带摆镜的像方扫描光学系统通常只在一维方向扫描成像，当摆镜在二维方向摆扫成像时，摆镜方位俯仰耦合运动带来的对光轴指向、光斑尺寸、成像性能等影响不能忽略。分析了不同的摆镜扫描光学系统的基本形式，并对像方摆镜扫描光学系统二维摆扫带来的影响进行了分析。对内轴为方位、外轴为俯仰的像方摆镜在不同的二维摆扫角度下的入射光轴指向和窗口处光斑尺寸进行了理论计算，提出了二维像方摆镜扫描光学系统设计与分析方法。利用Zemax建立了二维像方摆镜扫描光学系统模型，仿真分析了不同方位俯仰摆扫角度下的成像性能、光轴指向以及窗口挡光情况。在不同方位俯仰角度下，光学系统在17 lp/mm处MTF均大于0.4，窗口极限挡光小于21.4%。

基于两正交旋转轴的单平面镜（摆镜式）激光通信终端的粗跟踪问题，提出了一种求解光束指向的法矢量求解算法，给出了该类型通信终端的粗跟踪算法。采用矢量反射定律和矩阵旋转变换规律，理论推导了摆镜的光束指向模型和跟踪模型，对比分析了不同安装方式对光束指向和畸变的影响，并对模型分别进行了建模仿真和实验研究。结果表明：光束传输模型和粗跟踪模型的精度优于3 µrad，所研制的摆镜式激光终端粗跟踪精度，最大误差优于15.5 μrad (3σ)，均方根误差优于10.5 μrad，满足激光通信终端对高精度粗跟踪的技术要求。该研究工作对摆镜式扫描系统的光束指向分析和激光终端粗跟踪具有借鉴意义。

在组网“一对多”激光通信系统中，为了减小安装面平面度误差对反射镜面形的影响，保证组网“一对多”激光通信用伺服摆镜安装后的面形精度，对一体化SiC/Al摆镜支撑参数开展了理论分析，分析了各支撑参数对摆镜面形精度的影响规律。然后采用有限元分析优化设计了支撑参数，确定了支撑点位置和安装面平面度精度的要求。对采用优化设计参数后的摆镜面形精度测试表明，在加工面形为PV值优于53 nm(λ/12)，RMS值优于10 nm(λ/60)的前提下，并在(20±5) ℃温度载荷作用下，摆镜安装后的面形精度PV值优于210 nm(λ/3)，RMS值优于60 nm(λ/10)。同时，摆镜与安装基座由相同材料制作，这有效减小温度变化负载对面形精度的影响，完全满足组网“一对多”激光通信伺服摆镜面形的精度指标要求。