在望远镜观测天空中星体的过程中,高空的大气湍流会让光波传输过程中的空气折射率剧烈变化,造成成像模糊化,严重影响观测结果。自适应光学系统是现阶段克服大气湍流影响的最有效手段之一,然而,它的非等晕、视场小等问题使它在扩展目标清晰化的问题上无能为力,为此研究人员提出了多层共轭自适应光学技术(MCAO)来解决上述问题。但由于MCAO所能探测的视场过小,从原理上看,最大视场被单个微透镜的尺寸大小所限制,这让它在实际应用中很难推广。光场相机作为一种新型的波前传感器,其特殊的光学结构使它具备天然的大视场波前探测特性,可以通过一次曝光获得多个视线方向的波前畸变信息,最大视场由微透镜阵列的尺寸大小所决定,远远大于MCAO,在大视场波前探测领域有着良好的应用前景。本文对光场相机波前传感器的大视场波前探测能力进行了深入的理论研究,并在实验中得到了验证。主要工作内容如下所述:一、基于自适应技术中波前探测领域的研究现状,提出了现阶段传统波前探测领域中存在的挑战和局限。介绍了光场相机作为一种新型的波前传感器的国内外研究现状,它通过单次曝光能够得到多个视场方向的波前畸变信息,这一优势充分表明了光场相机波前传感器在大视场波前探测领域有着良好的应用前景。二、利用波动光学理论推导出了光场相机波前传感器的数学理论模型,通过对比光场相机波前传感器与传统夏克-哈特曼波前传感器的探测原理,总结出了各自的优点:光场相机波前传感器的优点在于波前探测的视场大,而传统夏克-哈特曼波前传感器的优点是波前还原精度高。随后,对光场相机波前传感器的大视场波前探测能力进行了理论研究,并从动态范围、灵敏度等主要方面对波前还原能力进行了定性分析。三、依托于推导出的数学理论模型,结合MATLAB对光场相机波前传感器进行数值仿真。分别对单阶泽尼克模式波前像差、多阶泽尼克模式波前像差以及多视场的泽尼克模式波前像差进行数值模拟仿真,仿真结果表明光场相机波前传感器可以精确的还原出入射波前信息。为了验证理论推导的正确性,自行设计了光场相机波前传感器,完成了对光场相机波前传感器的初始化标定工作。随之搭建出波前探测系统,利用光场相机波前传感器同时对多个视场进行波前探测,结果表明光场相机波前传感器可以有效地进行大视场波前探测。