为提高激光扩束系统的温度适应性水平，提出了一种直接面向光学系统波像差的光机结构优化方法。对扩束系统进行了敏感度分析，并结合齐次坐标变换，将波像差的失调模型与有限元中的节点应变进行有机结合。以最小化失调波像差为优化目标，得到了支撑结构的最优材料拓扑，然后按照拓扑云图对镜架进行分块划分和尺寸优化。最终得到的镜架结构合理，加工工艺性良好，且具有优良的温度适应性。-50 ℃时，扩束系统波像差均方根(RMS)值从0.728 λ降为0.196 λ，λ=632.8 nm；而且在±50 ℃的范围内，同等载荷条件