变形反射镜是自适应光学系统的核心器件，其校正能力受多种因素的影响，设计过程属于多维变量优化问题。针对现有变形反射镜设计方法需要进行长周期反复迭代，效率较低的问题，提出了一种新型变形反射镜设计方法。将遗传算法与弹性力学影响函数分析模型相结合，显著提升变形反射镜的设计效率，为变形反射镜的高效研制提供保障。基于该方法进行离焦、像散校正变形反射镜结构参数的设计。结果表明，该方法通过100次迭代就完成了11个变量的收敛优化，大幅减少个体计算量，实现变形反射镜的快速设计。

变形反射镜是自适应光学系统的核心部件，也是开展自适应光学技术研究的首要研究对象。本文首先介绍了中国科学院光电技术研究所从事自适应光学特别是变形反射镜技术研究的历史背景，简述了光电所变形反射镜技术早期的发展脉络。然后介绍了光电所研制的变形反射镜在我国历代惯性约束聚变系统中的应用情况，也介绍了在天文光学观测领域典型的多单元变形镜技术及应用成果，随后还介绍了应用于生物医学等领域的紧凑型变形反射镜的发展情况和研究现状。最后介绍了光电所在变形反射镜技术新方向的研究情况。

变形反射镜作为超分辨成像系统中的光瞳滤波器，可以灵活快速地调制光场相位的性能。采用遗传算法设计具有不同超分辨参数的光瞳相位结构，通过修改自适应光学系统闭环参考矩阵实现对光瞳滤波器相位的闭环拟合。在此基础上，实验对比了不同光瞳滤波情形下的超分辨成像效果。结果表明，变形反射镜可以很好地拟合设计的光瞳滤波器相位，超分辨成像参数与理论设计值基本吻合。由于变形反射镜采用反射式并通过控制镜面面形进行超分辨光瞳相位拟合，在使用时对入射光无偏振态要求，有利于该方法的实际应用。

对于高能激光输出波前中的低阶像差，可以使用柱面反射镜与球面反射镜组合对其中的离焦和像散进行补偿。根据悬臂梁理论设计了一种变形反射镜，并通过有限元仿真，对变形镜结构和各尺寸参数进行了优化，镜面行程达到19 μm，残差峰谷值小于1.4 μm。依据优化设计结果制作了柱面变形镜样件，使用菲索干涉仪对柱面变形镜的面型精度及压电陶瓷驱动电压与形变量的关系进行了测试。测试结果表明，通过控制压电驱动器的位移，这一结构的变形镜能够产生所需的抛物柱面，行程达到11 μm。

针对变形反射镜校正非垂直入射畸变波前时, 补偿面型求解的复杂性, 借助波前补偿原理, 提出利用变形反射镜对系统 Zernike波像差的响应矩阵求解变形镜补偿面型的方法。结合 Zernike模式法复原波前, 利用 CODEV仿真分析变形镜补偿畸变波前过程。以某红外自适应光学系统为例, 仿真验证补偿效果。此方法能够简化变形反射镜控制算法, 加深对自适应光学原理的认识。

中国科学院光电技术研究所的自适应光学研究始于1979年。1980年建立自适应光学研究室，在突破了波前校正器（包括变形反射镜和高速倾斜反射镜）、波前传感器、波前处理机和波前控制等关键技术的基础上，研制了一系列自适应光学系统，用于天文望远镜、惯性约束聚变和人眼视觉研究等。

为了研究变形镜对于Zernike多项式像差模式的拟合能力, 利用有限元仿真方法, 建立了两种不同单元排布方式的变形镜有限元模型. 通过给促动器施加理论位移, 进行了仿真分析. 结果指出了不同的促动器排布方式与像差拟合能力之间的关系, 同时表明57点促动器密布的排列方式已经能校正像差到λ/20甚至更小, 验证了促动器对变形镜“印透效应”等的影响.

变形反射镜是用于自适应光学中波前校正的重要元件,它能产生可控的波面校正量对波面相位加以校正。但随着自适应光学技术的发展,传统变形反射镜已不能满足微型化、集成化的发展需求,而基于微机电加工技术的新型变形反射镜的出现解决了传统变形反射镜存在的问题。介绍了微变形反射镜的工作原理,国内外微变形反射镜技术的发展情况及其在自适应光学中的应用,并对分立式与连续表面微变形反射镜的校正能力进行了比较分析,最后阐述了微变形反射镜器件技术展望。

利用20单元双压电片变形镜和13×13阵列哈特曼波前传感器所构成的闭环自适应光学系统, 实验测试了双压电片变形镜对3～20项静态Zernike像差的空间校正能力, 并将实验结果与仿真计算结果进行了对比。最后分析了哈特曼传感器与双压电片变形镜之间的对准误差对实验结果的影响。研究表明, 除了少数几项外,双压电片变形镜对3～20项Zernike像差的拟合误差都小于0.5, 各项Zernike仿真和实验结果之差平均小于0.1。计算表明, 与严格对准的理想情况相比, 双压电片变形镜对3～20项Zernike像差中大多数项的拟合误差都随着失配程度的增加而增大, 对准精度对于高阶像差拟合效果的影响尤其严重。