稀疏孔径光学系统是对多个小口径的光学元件或光学系统进行精确的排列，使通过各个子孔径的光束在焦平面上满足一定的相位条件，实现干涉成像，从而达到与其通光口径相当的大口径系统的衍射极限分辨率。它将避免大口径高精度光学元件的加工困难，是实现超大口径、甚高分辨率空间光学遥感器的有效途径和发展方向之一。稀疏孔径光学系统的光瞳结构直接影响光学系统的调制传递函数，从而影响光学系统的成像质量。本文基于傅立叶光学原理和数学最优化原理，对稀疏孔径光学系统光瞳结构的优化开展了理论分析和计算，研究内容主要包括以下几个方面：首先介绍了稀疏孔径光学系统的研究意义和国内外对于稀疏孔径光学系统光瞳结构的研究现状。随后，介绍了稀疏孔径光学系统的成像原理和基本结构。通过模拟成像说明了光瞳结构对成像质量的影响。以傅立叶光学原理为基础，分析了稀疏孔径光学系统空间频率覆盖的特点，并给出了其调制传递函数MTF的解析表达式。阐述了对稀疏孔径光学系统光瞳结构进行优化的基本思想和一般步骤，对光瞳结构优化准则和目标函数的建立进行了详细的分析，并从特定空间频域、均匀空间频域覆盖以及最大平均MTF三个不同的角度考虑，建立了相应的光瞳结构优化目标函数。依据该优化问题的特点选择模拟退火算法进行优化计算，并给出了稀疏孔径光学系统光瞳结构优化的详细流程。最后，运用基于特定空间频率域、均匀空间频域覆盖以及最大平均MTF等三个不同要求建立的光瞳结构优化目标函数，用Mathematica软件编程，分别对由多个圆形子孔径构成的光瞳结构进行了优化计算。对优化结果的分析和评价表明，采用上述优化方法可以得到与预期要求相符的合理的光瞳结构。