随着集成电路、半导体元器件、光电子器件、光学器件及系统小型化的发展需求，人们对精密透镜的要求越来越高。例如我们所熟知的193nm光刻机的投影物镜对面形精度的要求达到了1~2nmRMS，部分元件的要求更高；再例如新型光学元件液体透镜在系统小型化方面与传统光学变焦系统相比有着巨大的优势，人们希望得到能够满足成像目的，可靠性高，便于制造的液体透镜。为了满足人们对精密透镜的需求，本论文针对精密单透镜的光力问题展开研究。针对精密单透镜检测面形复现性要求，采用接触有限元仿真，开展了运动学夹持结构对面形复现性的影响分析，获得具有良好面形复现性的夹持结构及预紧力幅值，为精密单透镜检测工装运动学支撑结构设计提供指导与参考。针对旋转平均面形绝对检测方法，分析了由于旋转检测结构引入的位置误差对光学元件面形检测结果的影响，获得了面形检测结果由于转角度和偏心误差导致的变化规律，为保证旋转平均法面形检测精度提供了理论依据。为获得高精度光学元件面形，提出了基于有限元分析和单次面形检测结果提取光学元件面形的方法，验证了模型的正确性。为改善精密单透镜光学性能，基于结构优化技术开展了精密单透镜光力耦合结构拓扑优化设计，并依据拓扑优化结果进行结构的详细参数设计。主要研究了几何非线性液体透镜结构优化设计及面形分析，接触非线性精密单透镜支撑结构拓扑优化，变形镜光力耦合结构拓扑优化等问题。本论文的研究结果对精密透镜的光力耦合设计具有重要的理论意义和工程价值。