近年来,主动光学技术已成为新一代大型天文望远镜建造必备的关键技术,其通过实时对由镜面面形改变以及位置失调所引入的系统波像差进行检测并校正,保证大型天文望远镜的观测性能。主动光学波前控制方法为对面形误差与失调量所引入波像差进行合理、有效校正所采用的方式方法,在主动光学技术中具有重要地位。主动光学波前控制方法主要包含校正量类型的选取以及校正系统波像差所需各校正量具体值的计算两部分内容。离轴天文望远镜相比于共轴天文望远镜,由于不存在由次镜及其支撑结构引起的孔径遮拦,具有更高的能量利用率以及更好的衍射特性。这不仅意味着离轴系统具备更高的成像质量,而且有利于宇宙中天体椭率的测量,对于暗物质、黑洞的观测与研究具有重要意义。然而,相比于共轴系统,与离轴系统主动光学波前控制方法相关的理论尚未成熟,需要对其进行深入的理论研究,并提供相应的理论指导。这对于离轴反射式天文望远镜主动光学技术的发展具有重要意义。本文在矢量波像差理论框架之下,针对离轴反射式天文望远镜主动光学波前控制方法进行了相关的理论研究。本文首先系统性、深入地研究了面形误差与侧向失调量对系统波像差的影响。其中,推导了以上两类扰动因素对波像差影响的解析表达式,讨论了不同扰动因素之间的像差补偿机理,该部分内容可用于选择合适的校正量类型以及计算校正系统波像差所需各校正量的值。然后,本文将以上理论应用于离轴两反、三反天文望远镜主动光学波前控制方法的设计之中,并进行了相应的验证。具体来讲,本文主要包含如下内容:1.针对面形误差对系统波像差的影响进行了系统性、深入的研究。首先推导了不同情形下自由曲面(可位于光阑面、非光阑面以及存在失调的光学表面)对系统波像差影响的解析表达式。在此基础上,一方面,讨论了不同镜面位置处同类型面形误差(本文特指像散和三叶面形误差)之间的像差补偿机理;另一方面,以两反望远镜为例,针对如何区分不同镜面像散、三叶面形误差以及失调量对系统波像差的影响提出了一种解析方法,得到了较高的计算精度。2.针对离轴(光阑离轴式)反射式天文望远镜在侧向失调状态下的波像差特性进行了系统性、深入的研究。首先推导了用于描述离轴系统在失调状态下波像差的三阶与五阶解析表达式。在此基础上,具体讨论了传统离轴两反与离轴三反系统在侧向失调状态下波像差特性,并利用真实光线追迹数据对三阶与五阶表达式的精度进行了验证,对存在的偏差进行了解释。着重指出了与相应共轴系统失调特性的差异,以此针对离轴系统主动光学装调提出了一些具有指导性意义的见解。最后,通过分析离轴系统中由侧向失调量所引入像散的特点以及像散与彗差之间的内在关系,论证了离轴系统侧向失调量对于主镜像散面形误差所引入的波像差具有一定的补偿能力。3.针对不同扰动量情形下离轴两反与离轴三反天文望远镜主动光学波前控制方法的设计进行了研究。一方面,针对不同类型的光学系统以及几种不同的扰动量情形,根据前文讨论的像差补偿机理选择合适的校正量类型;另一方面,根据各量对系统波像差影响的表达式以及波像差测量数据,求解校正系统波像差所需各个校正量的具体值。通过对比校正前后全视场平均波像差RMS值的变化,对以上主动光学波前控制方法的两方面内容进行验证。最后,根据实验室现有实验条件,设计简单的实验,对本章中采用的校正量计算模型进行初步验证。本文对于离轴反射式天文望远镜主动光学波前控制方法的设计具有一定的指导意义与参考价值。