光学系统最终性能的实现不单依靠光学设计中像差校正的理论结果,更重要的是取决于建造过程中对光学元件位置误差、镜面面型参数误差以及系统稳定性等因素的控制。反射式光学系统通常具有大口径、长焦距的参数特征,且反射镜普遍应用非球面面型设计,公差要求的提高将会显著增加建造周期和经济成本。因此,探究反射式光学系统误差敏感度机理,实现反射式光学系统的降敏设计,具有重要的理论意义与应用价值。面对这一问题,本文开展了反射式光学系统误差敏感度理论与降敏设计方法研究,探究反射式光学系统误差敏感度的影响因素及规律,建立反射式光学系统降敏设计方法,为以大型望远镜、高性能航空航天光学遥感器为代表的反射式光学系统的低敏感度设计提供了理论与技术支持。本文的主要研究内容如下:开展了同轴反射式光学系统误差敏感度影响因素理论分析,提出以光程变化量OPV作为直观反映光学系统误差敏感度的评价参数,应用几何光学方法,建立了同轴反射式光学系统的反射镜位置误差与面型参数误差因素引起的光学系统光程变化量的解析模型,理论揭示了光学系统内部参数误差对光学系统误差敏感度的影响规律,为同轴反射式光学系统降敏设计方法的建立提供了理论依据。基于光程变化量的理论研究,建立了反射式光学系统误差敏感度评价函数,综合考虑像质评价、工程设计约束以及误差敏感度因素,提出了同轴反射式光学系统降敏设计方法。并将该降敏设计方法应用于大型工程项目行星大气光谱望远镜的同轴反射式光学系统设计。通过降敏设计过程中光学系统光程变化量与波像差改变量的关系,验证了光学系统降敏设计方法的有效性,表明光程变化量可以作为误差敏感度的评价标准在同轴反射式光学系统设计中进行推广应用。在同轴反射式光学系统误差敏感度理论及降敏设计方法研究的基础上,将误差敏感度理论拓展应用到离轴反射式光学系统,建立了离轴量特征参数与误差敏感度的数学关系,并基于光程变化量评价函数,提出了适用于离轴反射式光学系统的降敏设计方法,通过降敏设计过程中光学系统光程变化量与离轴量特征参数的关系分析,验证了光学系统降敏设计方法的有效性,表明光程变化量可以作为误差敏感度的评价标准指导离轴反射式光学系统设计。并将该降敏设计方法应用于大型工程项目“天问一号”高分辨率相机的离轴三反光学系统设计。在光学系统参数基本确定的情况下,为了进一步降低光学元件加工难度与光学系统装调难度,从反射式光学系统实现的角度,提出了两种面向系统实现性的反射式光学系统降敏设计方法:基于自由曲面光学系统制造残差校正方法、降低装调敏感度的离轴光学系统多镜一体化设计方法。前者将光学系统出瞳位置准平面自由曲面镜作为像差补偿元件,一次性校正系统残差,降低了光学元件加工与光学系统装调精度要求;后者将离轴三反系统的主镜与三镜设计为集成镜,减少了光学系统装调自由度,降低了光学系统装调复杂度与敏感度。理论与仿真分析表明,两种降敏设计方法可有效降低光学元件加工难度与光学系统装调难度。