干涉式大气垂直探测仪是静止轨道气象卫星上搭载的一种重要红外遥感仪器，可以高灵敏度获得多通道高光谱分辨率的大气辐射光谱，经过反演得到有关大气温度、湿度的垂直分布情况，是未来空间遥感技术和大气探测技术的主要发展方向之一。　　 大气垂直探测仪是一种空间干涉成像光谱仪器。它在高轨收集来自地球与大气的微弱红外辐射(300K左右)，在这种情况下探测仪的背景噪声主要来自于仪器本身的光学系统和支撑结构。为了获得较好的信噪比、提高仪器灵敏度，必须使仪器在低温下工作，由此将产生低温光学问题。本文主要对大气垂直探测仪的低温光学问题进行研究。　　 论文介绍了国内外低温光学的发展状况以及国际上典型大气干涉探测仪的低温光学系统；从理论上分析了低温对光学系统的影响以及可以采用的相关补偿措施；针对大气垂直探测仪各光学子系统的低温光学问题进行分析，讨论了相应的应对措施；着重对其中的干涉光学子系统和后光学子系统的低温光学问题进行研究，理论上给出了低温下反射镜面形变化、动镜倾斜、分束器性能参数变化对干涉仪重要性能指标-干涉调制度的影响关系，设计了一套离轴三反射系统作为后光学系统以减小低温下成像质量的恶化。此外还通过低温实验分析了动镜面形在低温下的变化情况以及动镜在低温下运动过程中的倾斜情况。　　 低温光学问题已经成为空间探测仪器研究中非常重要并且急于解决的关键问题之一，本文研究结果为确定大气垂直探测仪干涉系统光学机械零件的材料、加工精度、装夹方式、装调要求以及干涉仪动镜运动的动态控制精度等提供了参考依据；三反射后光学系统的设计可以在一定程度上改善低温成像质量，为进一步优化光学系统的整体设计提供了方案。