变形镜是自适应光学系统的关键元件, 它对波前像差的拟合能力决定了自适应光学系统的校正性能。文中从变形镜对Zernike单阶像差、组合像差以及闭环校正三个方面分析97单元变形镜的拟合能力。仿真结果表明, 当原始波前均方根的值为一个波长时, Zernike多项式前3~42阶残余波前像差的RMS小于0.4λ, 说明变形镜对Zernike的前3~42阶像差具有较好的拟合能力。变形镜对Zernike多项式组合相差拟合以及基于随机并行梯度下降算法的闭环校正结果表明, 当波前像差较小时, 像差基本得到完全拟合及校正, 当波前像差较大时, 如D/r0=20时, 残余波前像差的RMS值均小于0.14λ (初始RMS为0.63λ)。分析结果对97单元变形镜的实际应用提供了理论依据和使用参考。

基于变形镜（DM）的影响函数，采用有限元方法对波前校正过程进行了数值模拟，分析了压电陶瓷（PZT）驱动器的疲劳特性对变形镜校正能力的影响。研究结果表明，在压电陶瓷驱动器产生疲劳后，变形镜校正能力下降。待校正畸变波前的峰谷值越大或空间高频成分比例越高，变形镜在驱动器疲劳后的校正能力下降得越明显，且受前者影响更大。

像差校正能力是衡量变形镜性能的重要指标，对自适应光学系统波前校正器件的选择有重要的参考价值。结合虚拟像差与直接斜率法控制技术，对最大通光孔径为45 mm的37单元双压电片变形镜的像差校正能力进行了实验研究，并分析了通光孔径与光束入射角度对变形镜像差校正能力的影响。研究结果表明，实验所用双压电片变形镜在通光孔径为28 mm时能够取得最好的像差校正效果，随着光束入射角度增加，变形镜对像差的校正精度逐渐下降。

自制了一个137单元分立促动器的连续镜面式变形镜, 用于自适应光学相关技术的研究。首先, 利用Zygo激光干涉仪对变形镜的静态性能进行了测试, 包括面形测试、单个促动器的响应测试和耦合测试; 然后, 针对变形镜的校正能力, 分别进行了Zernike多项式拟合和展平测试, 并利用自适应光学实验平台实验验证了变形镜的校正能力; 最后, 利用搭建的快速响应测量平台测试了变形镜及其驱动电路的动态响应性能。测试及实验表明, 137单元变形镜静态展平后的面形RMS值优于λ/50, PV值优于0.18λ(λ=632.8 nm); 能够对前7阶Zernike多项式进行较好的拟合和校正; 变形镜及其高压驱动器的动态响应优于1 kHz; 该变形镜能使系统的Strehl ratio从小于0.1提高到优于0.9, 明显改善了系统的成像能力。

为了满足天文望远镜自适应光学系统的需要，研制了一个961单元的变形镜及其控制系统。利用Zygo激光干涉仪对变形镜的性能进行测试，包括单个促动器的响应测试、相邻促动器间推拉测试、耦合测试；对于变形镜的校正能力，分别进行了Waffle模式测试、Zernike多项式拟合和展平测试。测试表明，961单元变形镜在单个促动器作用下的最大面形校正量为±2.5 μm；相邻促动器间推拉变形量为4 μm；相邻促动器间的耦合为23%；相对于之前的137单元变形镜，其对Zernike多项式的拟合能力有较大地提高；展平后的面形优于λ/70（λ=632.8 nm）。测试结果达到了天文望远镜自适应光学系统对变形镜的性能指标要求。

利用实测影响函数，通过数值仿真分析了有效孔径、光束入射角度对于20单元双压电片变形镜像差校正能力的影响。仿真结果表明：有效孔径为16 mm时，变形镜对于各阶像差的校正能力较好；而随着光束入射到变形镜角度的增大，变形镜对于像差的校正精度与校正幅度都会出现下降，但是如果能够将入射角控制在25°以内，入射角度对变形镜的像差校正能力影响不大。

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。

介绍了微机械薄膜变形镜(MMDM)面形影响函数的意义,并测量了Oko 公司37 通道MMDM 的面形影响函数矩阵,实验验证了镜面形变和单个驱动电极电压平方之间的线性关系,分析了变形镜的校正能力,建立了自适应光学系统闭环校正的模型。搭建基于MMDM 的自适应光学实验系统,采用人眼出射波前作为原始波前进行实验,结果表明,模型能快速有效的对动态畸变波前进行校正,为基于MMDM 的自适应光学系统提供了算法支持。

针对基于微型机电系统技术的分立式微变形镜，从镜面面形特点出发分析了方形和蜂窝形阵列变形镜适配能力，并利用ZEMAX软件建立畸变波前和变形镜模型，仿真分析两种分立式微变形镜的校正能力。研究表明在近似子单元数情况下，蜂窝形阵列微变形镜对畸变波前的校正能力更好。