追踪了由远场光电探测器采样宽度限制引入的量化噪声在算法实现过程中的传递，分析了其对算法在波前像差校正中的效果和收敛速度产生影响的原因。根据斯特列尔比值(SR)的变化，提出了一种基于动态区域提取的模式复原算法，并利用18阶和33阶Zernike多项式模拟得到的符合Kolmogrove大气湍流功率谱的波前对该算法进行数值计算。计算结果表明：采用动态区域提取的复原算法校正波前像差，在12位相机采样宽度和33阶初始像差情况下，算法经31次迭代后收敛，波前复原残差均方根为0.058λ(λ为波长)，SR达0.9以上。该算法减小了量化噪声的影响，无波前传感自适应光学系统的收敛速度和校正效果得到显著提高。

提出一种标定Hartmann-Shack波前传感器结构参量的新方法，通过基于Zernike多项式的模式复原算法推导出公式，结合实验手段获得相应数据，处理后得到微透镜阵列到CCD之间的距离.该方法有效改善了以微透镜焦距代替实际参量计算斜率引入较大误差的状况，在降低传感器装配准确度要求的同时，提高了Hartmann-Shack波前传感器的探测准确度.经实验验证该方法在一般实验条件下即可获得满意效果.

为了求解基于微机械薄膜变形镜自适应光学系统的最优模式控制电压，以使系统的入射畸变波前像差降到最小，采用了一种基于改进的奇异值分解闭环实时模式复原算法，可通过调整控制参量g₁，g_θ和W来优化波前复原的复原精度和收敛速度；采用一人眼出射畸变波前像差作为自适应光学系统的原始波前，与现有的几种实时模式复原算法相对比，其在收敛速度和复原精度上都有所改善。结果表明，基于改进的奇异值分解闭环实时模式复原算法，在一定程度上解决了微机械薄膜变形镜由于薄膜面型宽交连值、驱动电极单调但非线性的控制电压求解问题，算法可调整空间大、适用范围也较广。

为了改善小形变量、镜面控制耦合及其影响函数受到光学系统误差等多种因素的影响的连续膜变形反射镜容易出现波前复原控制电压往往超出了可行域范围的问题，提出采用一种基于模拟退火的波前模式复原算法，其原理通过遍历整个可行域搜索域内最佳的模式控制电压组合，使得目标函数以一定概率达到全局最优，从而得到将入射畸变波前像差的影响降到最小的结果。为了验证和比较模拟退火算法的可行性和准确度，采用了任一人眼波前畸变像差作为自适应光学系统的入射畸变波前，得到的残余波前像差小于直接法、闭环迭代算法的复原误差。结果表明，基于模拟退火的波前模式复原算法具有良好的波前复原性能，并且可结合影响函数的非线性特征描述，为连续膜波前复原控制问题提供一种新的解决途径。

为了解决微机械薄膜变形镜的由于整体薄膜宽交连值、单向形变所引起的Zernike模式像差校正能力较低的问题,采用了一种基于主成份分析的波前模式分析方法,方法利用对微机械薄膜变形镜驱动电极影响函数的相关分析,并对新向量组进行了降维处理,得到的模式复原波前基向量有助于减少测量噪声和计算误差的影响.方法对于基于微机械薄膜变形镜的模式控制电压的求解有着重要意义.

分析了自适应光学系统中实时模式复原算法的基本原理,建立了一种新型的传感器本征模复原算法.与常用的直接斜率法相比,这种模式复原算法可以有效减小探测噪声对复原计算过程的影响,提高系统的闭环稳定性和校正效果.在61单元自适应光学系统上实现了这种模式复原算法,并在实际大气湍流中对传感器本征模复原算法和直接斜率法进行了实验对比研究.