地基大口径望远镜观测时会受到大气湍流的影响，分辨能力严重下降。为应对此问题，成像系统中需要配备自适应光学系统以校正波前相差。然而，自适应光学系统仅能实现部分校正，残余波前畸变导致的图像退化需要通过后续图像复原算法恢复。提出了一种针对泊松噪声天文图像的盲复原算法以提高自适应光学系统校正后的图像质量，该算法在图像梯度域中使用自适应L1范数项精确估计点扩散函数，并使用Richardson-Lucy算法与低通去噪声滤波相结合对图像进行复原。在模拟和真实天文图像上的实验结果表明，与其他算法相比，所提算法能够获得更准确的点扩散函数和更真实的复原图像，并且可在不需要额外信息的情况下显著提高自适应光学校正后天文图像的质量。

为了提高自适应光学系统科研人员的工作效率, 满足自适应光学系统向高低阶多波前校正器的发展需求, 本文研究了一套自适应光学系统控制软件设计方法, 以适应实验设备的不断更新换代, 避免实验过程中软件不断更新修改所带来的问题。本文首先从功能和性能两方面分析了实验对软件系统的需求, 提出基础层、功能层及表示层3层的软件架构体系, 采用共享内存和临界区对象相结合的软件开发方法, 确保自适应光学系统的实时性与准确性, 避免资源冲突和浪费; 采用Windows API事件实现多线程之间同步协调控制。基于上述思想开发了液晶-变形镜混合的高低阶自适应光学系统控制软件, 可在0.6 ms内完成波前采集、波前计算、控制信号计算和各设备间的同步协调控制。最后, 使用该软件进行自适应光学校正: 仅变形镜和倾斜镜校正后峰峰值由3.38 μm降为0.95 μm, 均方根误差由0.66 μm降为0.12 μm; 液晶校正器、变形镜和倾斜镜同时校正后峰峰值为0.44 μm, 均方根误差为0.02 μm, 计算总延迟为0.378 ms。由实验结果可知, 本文设计的软件可以实现自适应光学系统的实时校正, 在保证校正精度的同时具有方便修改、功能齐全及模块化的优势, 为后续自适应光学实验提供保障。

对于自适应光学系统, 液晶波前校正器是一个非常有前景的波前校正器件。传统的向列相液晶波前校正器的主要缺点是偏振依赖和工作波段窄。采用了基于偏振分束器的开环光路设计和优化的能量分割方法来分别解决上述问题。结果显示, 开环光路非常适合于液晶波前校正器, 且新颖的能量分割方法显著提高了液晶自适应光学系统的探测能力。