为了研究水下热扰动环境对光学成像的畸变、模糊等失真问题的影响，利用水下图像的灰度分布、结构相似性图像度量(SSIM)和归一化最大灰度梯度清晰度评价函数来评价目标图像在径向和轴向上的畸变和模糊等失真程度，得到水下热扰动对光学成像变化的规律。实验数据表明，随着成像系统与目标的轴向距离增加，图像的畸变和模糊程度越来越大。轴向距离L1=500 mm 时，对应图像的SSIM 值优于0.7，归一化清晰度值优于0.8；轴向距离L3=1500 mm时，对应图像的SSIM 值低于0.2，归一化清晰度值不足0.6；此外，轴向距离L1 时，成像在径向上，距离发热源越近，边缘漂移越大，即成像图像畸变越严重；最后，相同轴向和径向条件下，目标在不同时刻的图像SSIM 和归一化清晰度值有优劣，该结论可为后续的水下图像复原提供参考。

30 m望远镜三镜为长轴3.594 m，短轴2.536 m的椭圆形微晶玻璃反射镜。其支撑结构采用了多种柔性结构，以释放非支撑方向的自由度。使得轴向支承和侧向支撑能够相互解耦，并减小支撑结构与镜子材料的热胀系数不匹配带来的热应力。柔性件柔度越高，在望远镜观测条件的扰动下镜面面形越好。但过高的柔度会降低柔性件的屈曲临界载荷，导致结构发生屈曲失效。为此需要计算出望远镜观测过程中柔性结构所承受的最大压力载荷，计算相应的屈曲安全系数SFBuckling。对比了典型结构非线性屈曲分析和特征值屈曲分析的区别，不断迭代设计和分析，柔性元件的SFBuckling和柔度取得了一个较好的平衡点，热扰动下的面形也达到了设计要求。

针对投影物镜温度控制系统具有多重扰、多时滞和时间常数较大等问题, 搭建了投影物镜温控实验平台; 研究了实验平台的结构、激励信号设计、数据预处理方法和建模算法, 建立了超高精度温度响应模型。首先, 考虑光刻机对震动和洁净度的严格要求, 设计了远距离串级水冷控制系统; 进行了物镜温度的阶跃响应实验, 采用两点法建立了物镜的温度响应传递函数(粗建模)。然后, 根据获得的物镜阶跃响应传递函数, 设计二位式伪随机辨识输入信号的参数, 并采用分段线性化方法对输入输出数据进行预处理。最后, 设计迭代最小二乘算法,辨识得到物镜的ARMAX温度响应模型(精建模)。基于该模型的物镜温控实验结果表明：在环境温度波动幅值达0.6 ℃并加入3 W的热扰动条件下, 物镜温度稳态误差控制在±0.001 ℃以内, 满足光刻机对投影物镜的超高精度温度控制要求。