获取光束的波前信息，是自适应光学中极为重要的一个环节。基于Gesrchberg-Saxton(GS)算法的相位恢复方法在上世纪70年代首次提出，奠定了相位恢复的核心理论，随后，研究人员提出多种有效的修正的GS算法，进一步提高了算法的精度或收敛速度。1982年，Gonsalves在其论文中，阐述了利用焦面和一个离焦面光强的相位变更法波前探测，其初衷是用于扩展目标的相位恢复，而研究人员很快将其应用到点目标的波前探测上，基于两类目标的相位变更相位恢复算法被分别建立。相比其他波前探测方法，相位恢复方法能够充分利用光能，结构简单，更适合于微弱信标的波前复原。本文围绕相位恢复的应用领域，主要做了以下工作。在对目前波前探测方法调研的基础上，分析了微弱信标下常规波前探测的局限性，讨论了基于相位恢复方法的波前探测发展历程。开展了基于标量场传输理论的相位恢复算法研究。基于GS迭代算法和点目标光源相位变更相位恢复法思想，将GS迭代算法应用到焦面和离焦面光强的相位恢复中，初步实现波前复原。针对GS算法易陷入局部极值不能得到有效解的缺点，提出一种改进GS算法，在迭代过程中增加一个离焦面光强信息，给出了基于三个平面的相位复原算法步骤。研究了基于共轭梯度方法的相位恢复算法，将数学上的最优化算法——共轭梯度方法引入波前复原，选取了相应的目标函数，给出了算法流程和计算步骤。进行了基于GS迭代算法、改进GS算法和共轭梯度算法的相位复原数值模拟计算。计算结果表明，与GS算法相比，改进GS算法能实现更高精度的相位复原，理想情况下，复原出的波前均方根误差达百分之一波长量级。采用这种方法，对具有较大动态范围的波前畸变仍有着比较好的复原结果。区别于相位变更相位恢复方法的是，文中焦面至离焦面光强的计算是基于角谱传输衍射理论，此外对光瞳面的光强分布无需再进行测量。共轭梯度的数值计算结果表明，这种算法下，仅利用焦面及其附近的一个离焦面即可比较准确地复原出光瞳面的相位分布，在增加一个对称位置处的离焦面后，精度得到了进一步的提高。为了验证仿真结果，本文针对发出相干光的点光源目标，搭建了相应实验平台。固定光瞳面的波前分布，测量了多幅离焦面的光强分布。分别采用GS算法和改进GS算法，对测得的光强分布进行处理。计算结果与仿真预期一致，GS算法下，复原出的光瞳面光场与实际相比仍然存在较大差别，而利用三个面光强信息的改进GS算法，则能够比较准确地复原出光瞳面的光场。本文的工作对微弱信标的波前复原，望远镜像差检测，光学表面检测等涉及到需对光波前进行高精度高空间频率探测的领域具有一定的指导意义。