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。

基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘，能够在PZT驱动器的作用下改变面形，用于中小口径非球面镜加工。为优化设计基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘，利用有限元分析方法，计算各驱动器的影响函数，计算非球面能动抛光盘的输出面形，与理论面形比较得到剩余残差。以优化设计驱动器排布方式和极头直径为例，当非球面能动抛光盘中心到非球面工件中心的距离L为120mm，分别计算比较，极头直径为Φ10mm时，19单元PZT圆形排布与21单元PZT方形排布的剩余残差；以及19单元PZT圆形排布时，极头直径为Φ10mm与Φ14mm的剩余残差。结果表明，非球面能动抛光盘产生变形后的剩余残差RMS相应分别为0.303μm、0.367μm、0.328μm。因此，基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘确定选用19单元PZT圆形排布且极头直径Φ10mm。

基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘，能够在PZT驱动器的作用下改变面形，用于中小口径非球面镜加工。研制了一个口径100 mm、含19个PZT驱动器的非球面能动抛光盘，用于口径为350 mm、k＝－1.112 155、顶点半径为840 mm的双曲面镜的加工实验。为研究PZT压电陶瓷驱动器迟滞效应对非球面能动抛光盘输出面形的影响，实测各PZT压电陶瓷驱动器的电压位移特性曲线，用基于径向基函数的神经网络算法建立了各PZT压电陶瓷驱动器位移输出特性的数学模型并实施补偿，实测了各PZT压电陶瓷驱动器迟滞补偿前后的位移输出值。最后，利用有限元分析方法，得到了迟滞补偿前后非球面能动抛光盘的输出面形RMS以及剩余残差RMS分别为1.910 μm和0.342 μm。通过补偿各PZT压电陶瓷驱动器的迟滞效应，非球面能动抛光盘输出面形精度得到了提高，剩余残差RMS减少了82%。

本文提出了一种基于薄板径向支撑的高速压电倾斜镜。首先根据拉格朗日方程建立了这种基于薄板径向支撑的高速压电倾斜镜简化模型的动力学方程，然后推导出了其倾斜方向谐振频率理论表达式；根据理论表达式可以预测倾斜镜的动态性能。在理论分析的基础上，我们制作了这种薄板结构，将其加入到原有结构倾斜镜中，进行了频响测试以及角行程测试分析。比较理论分析和实验测试分析的结果，证实了薄板部件的加入对于倾斜镜应用带宽的提高有显著作用。

对能动变形反射镜波面误差进行了理论分析和实验研究。在对能动变形反射镜波面误差进行理论分析和实验研究的基础上,利用有限元对37单元能动变形反射镜低频象差补偿能力进行了相关的分析和计算,结合相关实验确定了能动变形反射镜的主要参数,成功研制出了曲率半径1926 mm、口径300 mm的37单元球面能动变形反射镜。经实验测定校正误差前、后镜面面形的PV值(波前峰谷差值)和 RMS值分别为：0.545λ、0.081λ及0.239λ、0.031λ,从实测结果可以看到取得了明显的校正效果。并且在研制过程中对镜面加工、驱动器极头粘接等技术和工艺问题进行了有效地探索和研究,从而为能动变形反射镜进一步的研制工作奠定了良好的基础。

研制了一个口径为100 mm、含19个PZT驱动器的非球面能动抛光磨盘,用于加工口径为350 mm、k=-1.112 155、顶点半径为840 mm的双曲面镜。为研究定位误差对非球面能动抛光磨盘输出面形精度的影响,对磨盘上任意点所需变形量δ以及由定位误差引入的变形量误差△δ进行了理论公式推导,并利用有限元分析方法计算得到了当非球面能动抛光磨盘中心到非球面工件中心的距离L为120 mm且δL分别为0,-1.0,-0.5,0.5,1 mm时,非球面能动抛光磨盘输出面形与理论面形比较剩余残差RMS相应分别为0.329,0.454,0.366,0.367,0.461μm,定位误差导致剩余残差RMS分别相应增加0,38%,10.9%,11.2%,40%。因此,定位误差应该控制在±0.5 mm以内。

液晶空间光调制器(LC-SLM)能实现光束动态偏转,而它的像素结构以及相位回卷方法造成的衍射效应使其光效率降低。通过数值仿真和实验分析了像素结构造成的衍射效应,给出了像素填充因子和衍射效率的关系。利用256 pixel×256 pixel的液晶空间光调制器构建动态光束偏转实验装置,使入射光束偏转不同角度时测量远场光斑强度,得到衍射效率随光束偏转角的变化关系。理论分析与实验结果表明,填充比越小,像素结构造成的衍射效应越强,衍射效率降低; 当填充比为0.85时衍射效率的测量值仅为51.3%。相位回卷方法使液晶空间光调制器形成类似闪耀光栅结构,随着光束偏转角度的增大,衍射效率降低。

基于人眼光学质量客观评价标准区域调制传递函数(AreaMTF),斯特列尔比(SRX)和同心相对瞳孔平面(PFWc),分析了波前像差RMS为0.25pm时泽尼克像差项组合对人眼光学质量的影响.C4(离焦)与C12(球差)等组合后,像差比例在1.33到4.90的范围内AreaMTF和SRX有极大值;C6(三叶草)与C7(彗差)等组合后,像差比例在0.20到1.00的范围内它们有极小值.二阶像差(离焦和像散)组合时,C4(离焦)起着主导作用.三阶像差(彗差和三叶草)组合时,SRX和PFWc值的变化范围均较大,分别为0.066到0.228和0.048到0.656.

研究了美国BNS公司生产的Modal P256反射型电寻址液晶空间光调制器的相位调制特性和时间响应特性.采用He-Ne激光作光源,建立迈克尔孙干涉光路观察波前相位变化,给出器件的相位调制特性曲线.分析测量了器件的相位响应不一致性和像素间的相位交连.通过测量液晶器件对方波和正弦控制信号的相位响应延迟,分析了液晶空间光调制器(LC-SLM)的时间响应特性.理论分析与实验结果说明:在特定的入射偏振条件下,LC-SLM实现纯相位调制,可用作高分辨力波前校正器件,然而极慢的响应速度和极低的时间带宽限制了它在动态变化波前相差校正中的应用.

定量地研究高级像差对人眼成像质量和视觉的影响对人眼像差矫正具有重要的实验和临床意义.利用Hartmann-Shack波前传感器人眼像差仪测量了正常人眼6mm瞳孔的波前像差,由波前像差计算出人眼光学系统的光学调制传递函数MTF和Strehl比率,并由MTF和视网膜空间像调制度AIM曲线计算出人眼视锐度和对比敏感度函数CSF.根据MTF和Strehl比率分析了高级像差对人眼成像质量的影响,根据视锐度和对比敏感度函数CSF分析了高级波像差对视觉的影响.研究表明Zernik前6级像差对人眼成像质量和视觉的影响是不可忽略的,更高级的像差对人眼成像质量和视觉的影响较小,甚至可以忽略.对Zemik前6级像差进行矫正,可以得到相当好的视觉.