为了满足大型地基望远镜高分辨率成像的需求，需要利用自适应光学技术对大气湍流造成的波前误差进行校正。压电变形镜是自适应光学系统的关键部件，针对大型地基高分辨率成像望远镜中千单元级压电变形镜的高压高速驱动问题，设计了高性能压电陶瓷高压放大器。该高压放大器采用基于高速低压运算放大器和分立功率器件构成两级放大结构，实现压电陶瓷的高精度大功率驱动。相比于集成运放器件构成的驱动系统，该高压放大器具有驱动能力更强、成本更低的优势，适用于驱动通道较多的自适应压电变形镜系统。实验结果表明：本文设计的高压放大器可以实现120 V输出，驱动0.33 μF容性负载时-3 dB带宽达到5 000 Hz，输出响应时间≤100 μs。该高压放大器能够满足千单元级压电变形镜的应用要求。

为了提高同步辐射中压电变形镜的控制自由度和面形精度，解决压电致动单元数量过多引起的解算电压受噪声影响异常波动（过拟合）问题，建立了变形镜模型并进行仿真控制。通过有限元仿真获得36组压电响应方程，构建面形与电压的数学模型；为补偿重力造成的镜面畸变，以获得的椭圆面形分析并比较了使用最小二乘法和Tikhonov正则化两种电压解算方案的控制效果。结果表明：采用Tikhonov正则化算法反演后，面形控制误差相比最小二乘法降低了21.7%，相邻极板间电压波动极大值从1.019 kV下降为0.174 kV，反演结果符合工程实际要求；系统对测试噪声具有鲁棒性，相比最小二乘法有更加优越的应用价值。

第4代同步辐射光源及自由电子激光装置中束线光学系统对光学元件性能提出了苛刻的要求。使用压电变形镜是实现超高面形精度调控和实施波前补偿的有效途径，也是目前亟需突破的国产化技术瓶颈。针对这一问题，研制了长度为200 mm、含36个单元压电促动器的压电变形镜。通过数值模拟优化了变形镜结构参数，利用国产工艺完成了变形镜样机的制作，并对其面形调控能力进行初步探究。测试结果表明：所研制变形镜样机的平面面形误差可降低至1.38 nm (rms)，斜率误差降低至240 nrad (rms)，实现了平面面形的nm级调控。