由于传统自适应光学系统都是安装在望远镜下面的库德房内，所以来自星体的光线要经过一系列的反射镜才能入射到库德房内，这样就会增加系统的复杂性并且使得接受到的光线变暗。用自适应光学系统代替部分反射镜，可以减小系统的复杂性，提高成像光斑的亮度。这时，自适应光学系统的性能会受到环境温度的影响，特别是变形镜的像差校正能力。由于望远镜一般在晚上工作，所以自适应光学系统的工作温度随四季环境变化较大，其最低温度为-10℃，最高温度为20℃。自适应光学系统的光学仪器一般是在室温环境下工作的，所以低温环境下的性能有待研究，特别是作为自适应光学系统核心器件的变形镜。低温变形镜的研究势在必行。　　简单介绍了自适应光学、低温自适应光学系统和变形镜，分析了目前国内外低温变形镜的研究现状，发现影响低温变形镜性能的两个主要因素是低温初始镜面变形和驱动器的低温性能。另外，分析了各个结构低温变形镜的特点，最终选择分立式连续表面变形镜最为研究对象。　　从理论上分析了分立式连续表面变形镜低温镜面的主要原因:镜面变形是由变形镜驱动器和底座热膨胀系数不匹配引起的变形镜底座弯曲导致的。采用有限元法提取了61单元ULE变形镜的底座变形和镜面变形，验证了理论分析的正确性。在此基础上，提出了一种解决方案——改进变形镜的结构。从理论上解释了改进结构变形镜的工作原理，并通过有限元法计算了61单元改进结构ULE变形镜的底座变形和镜面变形，发现改进结构变形镜的底座变形和镜面变形都得到了有效地削弱。分析了驱动器排布和镜面材料参数对两种结构变形镜低温镜面变形的影响，发现改进结构的变形镜基本不受这些因素影响。计算了ULE变形镜、K4变形镜、改进ULE变形镜和改进K4变形镜的低温镜面变形，为下一步的实验提供了理论依据。　　由于影响低温变形镜性能的两个因素是低温初始镜面变形和驱动器的低温性能，所以先测量了驱动器的低温性能。实验结果表明压电陶瓷驱动器在20℃至-60℃之间最大变形量基本不变。说明压电陶瓷驱动器在20℃至-60℃之间是可以正常使用的。测量了四个样镜（ULE变形镜、K4变形镜、改进ULE变形镜和改进K4变形镜）在20℃至-20℃之间的镜面面形，实验结果表明两种结构变形镜的低温镜面变形都随着温度的降低而增大;相同温度下，K4变形镜的镜面变形小于ULE变形镜;改进结构的变形镜能够有效地减小变形镜的低温镜面变形，验证了理论研究的正确性。　　仿真分析并测试了实际使用的两个913单元变形镜（K4变形镜和ULE变形镜）的全口径和中心区域Φ150mm口径内的低温镜面变形。仿真分析与实验结果基本一致，都表明:K4变形镜的低温镜面变形小于ULE变形镜;低温时，二者的镜面变形反向相反。其中，K4变形镜的低温镜面变形较小，不影响变形镜的像差校正能力，满足了自适应光学系统的实际使用要求。