影响高精度光学元件重要的因素之一是支撑结构。主要研究了在三点支撑下，自重变形量与口径和厚度的关系。采用数值分析、有限元法(FEM)模型与实验验证相结合的方法完成对三点支撑下自重变形量的研究。采用薄板理论推导了在三点支撑下，重力变形与口径、厚度的关系；采用有限元法分析了一系列不同厚度、不同口径的平面镜自重变形大小；利用实验验证了模型的正确性。在薄板理论模型基础上，完善了自重变形与不同材料、口径、厚度、形状的变形函数，为快速计算出三点支撑下的自重变形提供理论依据。

可调支撑装置是高精度光学元件的常用支撑结构。分析了可调支撑装置支撑力调节对光学元件面形的影响规律。建立可调支撑装置的力学模型，利用有限元法计算光学元件的变形，并对光学元件面形进行Zernike 多项式拟合。不同工况下分析结果表明：均匀支撑时光学元件面形均方根(RMS)最小，可调支撑力变化时，引入的光学元件面形RMS 以及主要Zernike 多项式系数均与支撑力线性相关，与光学元件的初始支撑状态无关。建立FringeZernike 系数随任意支撑力变化的敏感度矩阵，采用该矩阵预测随机工况下光学元件支撑力调整后面形，预测调节面形与有限元仿真调节面形基本一致，RMS 误差优于0.3%，为可调支撑装置的设计与装调提供理论依据。

为了将激光弯曲成形技术应用于精密位移调整领域实现亚微米精度的位移调整，自行设计和搭建了激光微位移调整与测量平台，将光纤激光通过线性透镜和扫描振镜聚焦在不锈钢薄板上作匀速扫描运动，实时监测加工过程样件自由端的输出位移。建立了样件激光微位移调整模型，在此基础上研究改变激光功率、扫描速度、光束照射位置以及离焦量等参数对调整位移的影响。结果表明，样件通过该平台实现了亚微米级重复精度的精密位移调整，改变激光照射位置是精确改变调整位移的首选；通过优化工艺参数，降低了激光加工过程中样件表面的损伤。

光机热集成分析是光机结构设计中的重要环节，对光学系统像质的预测与补偿有着重要的参考价值。针对小物镜系统，进行光机热集成分析，结果表明该系统产生的热像差较大，影响系统光学性能，其中温度升高导致折射率变化引入的系统热像差较大；结构热变形引入的系统热像差较小，可以忽略；镜片与支撑结构之间的导热、上下窗口的空气扰动、机械结构外表面的环境对流也会存在一定影响，但影响较小。由此可知系统热像差的主要影响因素是热载的大小，设计过程中减少透镜厚度及材料吸收率，降低系统热载，是减小光学系统热像差最为有效的途径。

胶粘剂广泛应用于光机结构中, 其对光机结构的动力学特性有不可忽视的影响。本文采用有限元建模的方法对含胶粘剂的透镜镜组进行动力学特性分析。建立忽略胶层、节点耦合以及“粘合单元 ”连接胶合面三种有限元模型, 并分别对两种胶粘剂粘接的透镜镜组进行模态分析。为了验证三种建模方法的有效性, 对不同透镜镜组进行模态测试, 获取一阶模态频率与振型。仿真计算与测试结果对比表明：忽略胶层影响的模型计算结果存在较大误差, 节点耦合以及 “粘合单元 ”连接胶合面所建立的模型的一阶模态频率与实验测试误差小于 5%, 振型也与测试结果一致。这表明节点耦合以及“粘合单元”连接胶合面两种有限元模型是有效的。进一步分析胶粘剂材料属性对透镜模态频率的影响, 胶粘剂的杨氏模量对模态频率影响明显, 泊松比与密度影响较小, 对光机结构中胶粘剂的选用具有参考意义。