离轴三反光学系统基于无孔径遮拦、可实现大视场等优势，结合自由度高、像差校正能力强的光学自由曲面，可以实现优异的光学性能。光学系统成像指标的不断提高促使反射式光学系统的口径和焦距不断增大，光学系统误差敏感度剧增，加工难度和装调敏感度也随之提高，耗费的时间和经济成本巨大。误差敏感度可以表征光学系统在失调后的敏感程度，误差敏感度低的光学系统公差精度要求宽松，在优化过程中控制误差敏感度可以实现像质与成本之间的最佳平衡。因此，降敏优化是光学系统设计过程中不可或缺的一环。文中提出的角度优化降敏设计方法和局部曲率控制降敏设计方法对一个焦距30 000 mm、F数为15、视场角1°×1°的大型自由曲面离轴三反光学系统进行了降敏设计并进行对比，结果表明，在光学系统构型无显著差异的情况下，使用两种降敏设计方法降敏后的光学系统像差校正理论结果均表现优异，调制传递函数（MTF）均接近衍射极限，两种降敏设计方法均可以有效降低光学系统误差敏感度。对比发现，局部曲率控制降敏设计方法降敏效果更好。

1.8 m×0.5 m口径的长条形主反射镜是某空间离轴三反光学系统的重要光学元件，其面形精度的好坏是决定光学系统在轨成像质量的关键。为保证主镜组件结构的稳定性、可靠性及反射镜的面形精度，提出一种适用于大尺寸长条形反射镜的双轴柔性支撑结构。首先，基于运动学等效原理提出双轴柔性支撑的初始结构，建立了柔性环节刚度数学模型并研究了其刚度特性。然后，对柔性支撑的安装位置进行了参数化研究并对柔性支撑的关键尺寸进行了优化设计。最后，确定了反射镜组件的最终设计方案。仿真与试验结果表明，反射镜组件一阶固有频率为104 Hz。X/Y两个光轴分别对径向施加1 G重力时面形精度RMS值分别为4.81 nm、6.09 nm，优于λ/50（λ=632.8 nm），均满足设计要求。组件正样动力学环境试验表明，反射镜组件的动力学特性良好，柔性支撑系统稳定可靠，与仿真结果一致。目前反射镜全口径面形精度已加工至λ/30 RMS，并在此精度下进行了自重0°/180°的±1 G面形检测试验，结果显示其稳定性良好。

气流扰动是决定大口径、长焦距光学系统波前检测精度的重要因素，进而影响光学系统装调的效率和质量。针对该问题，提出采取主动随机送风来抑制气流扰动对波前检测的影响。实验结果表明，通过主动随机送风，可以提高系统波前检测的稳定性，Zernike系数测量结果标准差由0.04降低到0.01以下。进一步地，在主动随机送风条件下完成了一个0.5 m有效通光口径，6 m焦距的离轴三反消像散光学系统的计算机辅助装调。经过两轮迭代，系统波像差RMS平均值由0.49λ降低到0.086λ，满足系统像质要求。通过主动随机送风可以有效地抑制气流扰动对大口径、长焦距光学系统波前检测的影响，从而为计算机辅助装调提供稳定、正确的波前数据，提高了系统装调的效率和质量，这对于研制大口径光学系统具有重要意义。