空间红外探测系统与多波段激光合束发射系统在目标识别、激光传能、信息通信等航空航天领域有着广泛的应用。针对两种光学系统在功能上的共同需求对二者进行共口径结构设计,有利于减轻负载质量、提高星上载荷空间利用率,对其结构的合理设计可为相关任务的顺利完成提供保障。本文对某空间红外探测与多波段激光合束发射共口径系统的结构设计及光学装调进行了详细研究与分析。首先,基于拓扑优化和响应曲面法相结合的方式对主镜筒进行轻量化设计,优化结果表明在初步轻量化模型基础上,利用基于响应面法的多目标优化方法进行参数优化后,主镜筒轻量化率提高13%,1阶固有频率提高了24.7%,最大等效应力降低42.3%,最大变形量减少了20.7%,证明了优化方法的有效性,并为保证光学系统性能奠定了基础。其次,基于等效处理的简化模型,对系统整机结构在静、动力学环境中的振动响应情况进行了仿真分析以及设计结果验证。分析过程中主要采用了有限元法、模态叠加法以及能量等效法等对整机结构的过载、冲击振动、正弦振动及随机振动响应情况进行了分析,结果表明优化设计后的结构能够满足强度和刚度要求。最后,提出了对光机系统装调和检测的技术路线和方案。基于光学自准直原理完成了主镜筒组件装调、红外成像与激光发射支路光轴夹角检测以及成像透镜组的安装,并利用平行光管和红外成像系统的焦距、像斑比例关系对成像系统的实际焦距进行了检测。装调完成后,检测结果显示主镜筒系统波像差为RMS=0.1141λ@632.8 nm;近、中红外激光发射支路光轴夹角约为9.5 μrad,近红外激光发射支路与红外成像支路光轴夹角约为36.2 μrad;成像系统实际焦距为566.7 mm,与设计值误差0.47%。综合分析与装调结果,本文设计的共口径结构能够满足光学系统使用需要。