对地面层自适应光学系统而言，多采用呈正多边形排列的多颗激光导引星星座作为参考来测量大气湍流对系统的影响。针对多颗激光导引星应当如何排布的问题，本文采用简化的地面层自适应光学几何模型作为系统性能评价函数，通过遗传算法优化获得不同湍流廓线下导引星的最优分布。同时，采用多进程、 Numba库和多线程提高海量大气湍流廓线下对整个系统性能的估计速度。利用上述方法，以一个视场为 14′的地面层自适应光学系统为例，用实测的大气湍流廓线数据分析了不同天文观测台址下湍流廓线与最优位置分布的关系。研究结果表明，同一台址下不同数目导引星的最优位置分布差异不大，其统计最优位置均呈中心一颗或角半径接近视场边缘的正多边形分布；不同台址下的导引星最优位置分布差异明显；大气湍流廓线测量的空间分辨率直接影响系统性能评价结果：其测量结果中的等效层数越多，导引星位置分布越接近规则的多边形。

激光导引星系统(LGSF)是美国30 m望远镜(TMT)的组成部分之一，在满足TMT对科学目标高分辨力成像和光谱探测的性能需求方面，LGSF 具有重要的作用。LGSF 主要负责为窄视场红外自适应光学系统(NFIRAOS)和下一代TMT-AO 系统提供人造钠导星。本文主要讨论LGSF 以下几部分：设计概述，LGSF 星群模式，LGSF 波前误差分配，发射系统设计。

传统的激光导引星(LGS)由于激光发射与接收光路的限制，导致难以利用激光导引星来探测大气倾斜量变化。其中重要的一个解决方案就是利用辅助望远镜，从侧面对激光导引星进行探测，从观测到的激光导引星带状拖影中提取出大气倾斜信息。随着激光带拖影长度的增加，必然导致其出现非等晕现象。给出了激光导引星带状拖影上两球面波之间的Zernike多项式展开系数角度相关函数。从相关性的角度分析了导引星高度、大气湍流强度以及接收望远镜口径对激光导引星带状拖影的非等晕性的影响。此外，基于激光导引星倾斜探测方案的非等晕限制，给出了Na层激光导引星倾斜量探测方案中的辅助望远镜视场限制。

激光导引星概念解决了自适应光学技术的信标问题,同时带来了无法克服的非等晕性误差。将高度聚焦非等晕性误差和角度非等晕性误差统一起来考虑,分析激光导引星的大气湍流波前各阶模式的非等晕性误差,并给出了解析模型。同时分析了瑞利导星和钠导星的大气湍流波前的模式非等晕性相对误差,在没有角度偏离的情况下,90 km的钠导星的模式非等晕性误差明显小于15 km的瑞利导星,但是它对角度的敏感程度却远远大于瑞利导星。采用激光导引星的自适应光学系统用于大气湍流的校正,选择较低阶的模式校正就可以达到较好的效果,而且即使目标与导引星的偏角大于等晕角,选择低阶模式也可以达到有效的部分校正效果。

报道了于1997年3月和5月在安徽光机所进行的低层大气后向散射特性参数测量，获得了对532 nm光的低层大气后向散射特性参数数据，并对测量结果进行了分析。

在利用激光导引星的自适应光学系统中,焦距非等晕性是对自适应光学系统性能的主要限制,利用湍流探测配置的孔径滤波函数导出了剩余波前畸变方差.并依此导出了成像系统的有效直径d0,根据昆明和兴隆实测的大气湍流模型对d0进行了计算,说明了校正平移和倾斜对自适应光学系统的重要性。