当温度发生变化时，光学表面的半径、空气间隔和透镜厚度、光学材料和周围空气的折射率及结构组件的实际尺寸都会发生相应变化。同时系统中也会有轴向和径向温度梯度，这些因素可能以类似光学元件偏心或倾斜的形式影响成像质量或造成瞄准误差。另外，光学表面可能产生畸变，材料的光学和机械性质会变得不太均匀。包括折射光学元件在内的光学系统中的温度梯度是很大的，装配在组件内的光学和机械零件外形尺寸的变化通常都会造成紧固力(预载)的变化，这些变化影响着光机界面处的接触应力。

1、温度降低造成的径向影响

温度变化会造成圆形孔径光学元件(如透镜、光窗、滤光片和反射镜)在径向和轴向两个方向相对于镜座材料的不同膨胀或收缩。下面讨论变化对径向尺寸的影响时设定以下假设：

(1) 光学件和相关的镜座部分是旋转对称的；

(2) 光学件的外径与镜座(使用的话，或者是刚性的径向定位衬垫)内径间的间隙较小；

(3) 每次温度变化前后，所有的元件都处于均匀的温度环境下；

(4) 光学材料(玻璃、陶瓷、金属或复合材料)和镜座(通常是金属)的热膨胀系数分别是α_G和α_M。上述所有情况中，温度变化定义为T。

镜座的热膨胀系数通常大于安装在其中的光学件的热膨胀系数，镜座材料用因瓦合金及光学元件是玻璃材料，则是一种例外。通常情况下，温度下降会造成镜座沿径向向光学件的边缘收缩，使这些元件之间的径向间隔尺寸减小，并且如果温度下降得足够快，镜座的内边缘将会碰到光学件的外边缘。温度进一步下降还会产生一个径向力施加于光学件边缘，该力将沿径向挤压光学件形成径向应力。如果满足此节假设的近似条件，张力和压力相对于光轴是对称的。若这些压力足够大，光学件性能将受到不利影响，特别大的压力将造成光学件失效和/或镜座塑性形变。

如果α_M>α_G，温度升高将造成镜座膨胀，远离光学件，因而增大了当前的径向间隔或者形成一种间隙。当径向间隙增大太多，会使光学件在如冲击或振动等外力作用下发生位移，从而影响对准，光学性能随之受到影响。

2、升温后的径向影响

温度从装配时的环境温度升高∆T，使光学件与镜座之间的理论径向间隔GAP_R增大了∆GAP_R，其值可以由下式计算:

如果没有轴向约束(如同高温下的情况)，光学元件侧面与镜座内径之间的径向间隙就使光学件在振动条件下发生倾斜(或绕着一条横轴滚动)，直至边缘厚度为Lc的光学元件另一侧的点碰到镜座内径。由下式计算倾斜角：

一块透镜和金属夹具组成的部件

3、温度变化造成轴向预紧力的变化

通常光学材料和镜座材料的热膨胀系数是不一样的，镜座材料的热膨胀系数比玻璃的热膨胀系数大，所以温度变化∆T会造成轴向总预紧力P变化，即：

∆P=K₃∆T

式中，K₃为设计预载随温度变化的速率，有时该系数也称为设计温度灵敏度系数。知道一个已经确定了的光机设计的K₃值是非常有利的，因为综合考虑P与装配预紧力，能够计算出任何温度下施加到透镜上的实际预紧力。如果没有摩擦力，那么使用单个压圈或其他非正规方法对透镜进行紧固，所有表面上的预紧力都相等。

如果α_M>α_G通常是这种情况)，当温度升高∆T时，镜座中的金属材料要比光学材料膨胀得更多，装配温度T[一般是20℃(68华氏摄氏度)]环境下确定的轴向预载也会随之，减小若温度升得非常高，预载就会消失。另外，如果透镜在轴向没有受到约束(如使用人造橡胶密封剂)，当外部施加力时就会在镜座内自由移动。将轴向预载趋于零时的温度定义为T_C，可以由下式求出：

T_C=T_A-（P_A/K₃）

在温度升至T_C之前，镜座与透镜保持接触，进一步升高温度，镜座与光学件之间将形成一个轴向间隙，该间隙不应超出该透镜无移动要求时的设计公差。

在单透镜元件构成的子组件、双胶合透镜子组件、双分离透镜子组件和一般的多透镜子组件中，温度由T_C升高∆T造成的轴向间隙增加量∆GAP_A可以分别近似求得:

∆GAPA=（αM-αG）tE（T-Tc）

∆GAPA=[（αM-αG1）tE1+（αM-αG2）tE2]（T-Tc）

∆GAPA=[（αM-αG1）tE1+（αM-αS）tS+（αM-αG2）tE2]（T-Tc）

式中，角标S代表隔圈，下图描述了上述三种情况：

单透镜元件构成的子组件^[1]

双胶合透镜子组件

双分离透镜子组件

如果施加在组件上的预紧力较大，计算出的T_C值可能会大于T_MAX，在此情况下∆GAP_A将是负值，表示玻璃与金属的接触范围没有超出T_A≤T≤T_MAX。

在几乎所有的应用中，一块透镜的位置和方向可以接受不同膨胀形成的轴向和径向间隙之内的微小变化。然而，如果透镜与其镜座表面之间有间隙，透镜又受到大加速度的作用(振动或冲击)时，玻璃与金属的撞击可能会损伤透镜。为将这种损伤降至最低，比较明智的方法就是设计透镜组件时，要在T_MAX处留有足够的剩余预载，保证透镜在最大加速度预期环境下能牢固地贴靠在机械界面上。正如前面所述，在轴向加速度是α_G的情况下约束重量为W的透镜所需要的预紧力，简单地说，就是W乘以α_G，如果使用国际单位制，该预载(单位为N)是9.807Wα_G。其中W的单位是kg。为了使T_MAX时预紧力不为零，装配时施加的预紧力必须等于补偿加速度所需要的最小预紧力加上温度变化(从装配时的温度T升至T_MAX时的变化量)造成的预载下降量。

以上就是对温度对于部件的影响以及常见情况下的受力，如有错误烦请指正。

[1] 0pto-Mechanical Systems Design,Fourth Edition, Volume I : Desigrand Analysis of Opto- Mechanical Assemblies