近年来,全球空间资源争夺日益剧烈,空间碎片探测已经向更小尺寸方向发展,各国天基监视系统已经开始向毫米级关键技术进行研究,并且由单一探测向多功能集成探测方向发展。从各国目前发展现状以及未来天基发展趋势来看,我国天基探测水平发展落后,且未见国内有空间碎片激光测距与成像一体化天基探测系统的相关报道。本文基于空间碎片激光测距与成像一体化终端研制的需求,针对空间碎片激光测距与成像一体化光学基台的光机结构展开关键技术研究,主要包括以下几个方面:第一,对空间碎片激光测距与成像一体化系统总体方案进行了介绍与分析。由于国内天基空间碎片探测技术落后且国内探测手段单一,国外已经实现多维度探测,并且探测得尺寸越来越小,探测方式逐渐一体化、多功能集成化。因此,快速发展国内天基探测手段迫在眉睫。针对国内天基空间碎片探测问题,本系统提出空间碎片激光测距与成像一体化探测系统,同时具备对空间碎片的测距与成像探测。第二,本文针对空间碎片激光测距与成像一体化光学基台关键技术进行研究,为解决外场试验温度10℃～30℃温差、转台对光学基台尺寸限制、光学天线尾部安装导致主、次镜受力情况恶化等技术问题,提出一种空间碎片探测与测距复合光学天线。利用ANSYS对光学天线整机建立有限元分析模型。使用ZYGO干涉仪对光学天线进行波像差检测,检测结果表明:室内温度在20℃±10℃范围内,系统波像差优于λ/10,能够满足空间碎片激光测距与成像一体化系统的地面验证实验使用要求。针对杂散光抑制问题,建立杂散光分析模型,分析系统在不同离轴角对杂散光抑制的结果,得出点源透过率,对杂散光抑制结构进行优化设计。第三,采用结构-热-光学集成分析方法对光学基台进行了环境适应性分析。并对光学基台进行动力分析,验证了光学基台的动态刚度以及稳定性与可靠性。最后,针对空间碎片激光测距与成像一体化光学基台装校问题,对比分析采用大口径自准直平行光管装校方法,对各支路镜头焦距、测距接收单元耦合效率、普查单元分辨率等关键光学性能进行了性能检测并完成了光轴一致性的装校。