空间应用光学平台是众多空间应用项目的核心组成部分，为了抵御火箭发射带来的剧烈振动、消除在轨运行时环境温度和气压等因素的影响，空间应用光学平台需要在集成化、小型化、轻量化、恒温控制、力学防振、光路设计、元器件选择等方面采用新型技术方案和工艺，以满足火箭发射和在轨运行的安全性和可靠性等指标。　　本文首先介绍了国际先进空间应用光学平台的关键技术和工艺，包括CACES空间冷原子钟光学平台、HYPER物质波原子干涉仪光学平台、PHARAO空间冷原子铯钟光学平台和LISA干涉仪光学平台。它们在轻量化、集成化、小型化、功率稳定、单模光纤耦合效率、光学组件设计、温度控制、防磁隔震、、粘胶工艺、光路准直调节以及光路分合束等方面采用了独特的技术方案。然后重点介绍了空间冷原子钟光学平台的光学需求、光路设计和结构设计，阐述了空间应用光学平台热设计的必要性和相关流程，介绍了热分析计算软件SindaFluint，然后以空间冷原子钟光学平台为例，详细介绍了光学平台光、机、热一体化设计方案。经相关地面模拟空间环境实验和空间在轨实验验证，空间冷原子钟光学平台在光学指标、性能稳定性等方面都达到了使用要求。但是，为了扩大空间冷原子技术的应用范围，满足未来空间冷原子物理、空间高精度时频系统等空间科研及工程任务的需求，还需要进一步提高空间微重力环境下冷原子钟光学平台的稳定性和适应性。　　考虑到空间微重力环境下空气失去自然对流散热能力，空间应用光学平台上的热光学元件的温度响应将会成为制约空间项目光学平台工作温度范围和性能指标提高的主要因素之一。所以本文详细分析了空间应用光学平台上主要热光学元件780nm声光调制器的温度特性，发现AOM衍射光存在偏振角、衍射效率和衍射角的温度响应，并且针对其中对光学平台影响最大的AOM衍射光偏振角的温度响应，在地面实验室环境下对其进行了实验验证。本文结合AOM在实际空间应用中的脉冲工作模式，通过热分析计算给出了AOM声光介质温度随环境温度的变化曲线，并给出了优化措施和建议。根据上述空间冷原子钟光学平台的光、机、热一体化设计以及对声光调制器温度特性的研究，理论上分析了由于温度等因素造成的光学平台输出激光功率噪声和频率噪声带来的原子探测噪声以及由此导致的对冷原子钟稳定度的影响。　　利用光、机、热一体化分析方法，对本项目组仪器项目“地面可搬运冷原子喷泉钟”物理系统进行了初步热分析和设计。对该项目铷原子喷泉钟建立热模型后，通过热分析计算，发现外界环境温度变化和相关热源分布会使Ramsey真空腔不同部位存在温度梯度和温度抖动。对此，通过热分析比较了几种热控方案下Ramsey真空腔温度梯度和温度抖动的幅度，给出了相应的温控设计方案和意见，从而减小环境温度变化和热源分布对Ramsey真空腔以及整个喷泉钟物理系统的影响，提高铷原子喷泉钟的准确度和稳定度。