基于相位共轭补偿原理的自适应光学系统,能够实时校正波前像差,使系统获得接近衍射极限的分辨率,因而广泛应用在天文学、活体视网膜成像、激光光束校正、生物显微镜等领域。随着自适应光学技术需求的日益增长,研究人员对自适应光学系统的关键器件(波前校正器)变形镜进行了大量的研究工作,发展了压电变形镜、静电驱动变形镜、电磁驱动变形镜、液晶空间光调制器等不同类型的变形镜。其中压电变形镜由于具有大变形量、高频率响应、低功耗、高稳定性等优点,是目前使用最为广泛的变形镜之一。但是由于在电压驱动方式下,压电材料的迟滞特性较大,同时压电变形镜是一种多致动器系统,使得系统的精确控制变难,限制了其应用范围。为了降低迟滞影响,提出了采用电荷驱动来实现压电变形镜的精确控制。本论文针对基于电荷驱动的压电变形镜做了以下几个方面的研究:(1)电荷驱动压电变形镜的控制原理研究及电源制备。根据压电材料的位移与其两端的电荷量成正比的特性,设计并制备了驱动19单元压电变形镜的电荷驱动电源。介绍了电荷驱动模块的工作原理,设计了基于波前测量的压电变形镜控制系统,提出了压电变形镜电荷控制的两种方式:串行控制和并行控制,并详细分析了电路中关键元器件高压运放、高速可控模拟开关等对电路的影响。并使用搭建的基于哈特曼波前传感器的自适应光学系统,测量了电荷驱动电源的性能,实验结果表明,在该电源的驱动下压电变形镜的镜面变形分辨率均方根误差可达1.1 nm,能够满足在自适光学领域对压电变形镜的精确控制。(2)压电变形镜的电荷控制方法。采用Zernike多项式来拟合波前像差,在此基础上介绍了压电变形镜的影响函数矩阵法,建立了基于影响函数矩阵法的开环控制和闭环控制,依据控制流程图,编写了控制软件程序。(3)控制压电变形镜的电荷驱动和电压驱动对比实验。采用电荷驱动和电压驱动对压电变形镜逐步进行了一系列开环控制对比实验。实验结果表明,电荷驱动电源能够有效降低压电变形镜的迟滞,整体迟滞约1%。对于不同面形的重构实验,在电荷驱动方式下的重构精度,相对于电压驱动来说控制精度至少提高了70%。通过闭环控制实验验证了电荷驱动能够长时间有效的实现对压电变形镜的精确控制,此外,虽然电荷驱动存在着泄露现象,但其在自适应光学领域内并不影响压电变形镜的应用。