随着目前对高分辨成像的要求日益提高,天文观测、生物显微、人眼成像、大气通信等领域对自适应光学技术的需求增大。基于传统压电变形镜的自适应光学系统复杂、光能利用率低、需要高压驱动、成本高,这些缺点限制了其在民用领域的发展。近年来,人们对无波前探测自适应光学技术进行了大量研究,无波前探测自适应光学技术不需要波前探测器,系统结构紧凑,且能量利用率高,越来越引起人们的重视,它仅用算法替代了波前探测,降低了系统成本。随机并行梯度下降（SPGD）算法是其典型代表,它是基于随机信号与系统全局函数的优化控制算法,是目前无波前探测自适应光学系统中较为常用的算法。但是由于随机性与多次迭代需求,算法收敛慢,成像效果不理想,这是目前无波前探测系统主要存在于实验室研究,而无法进入实际应用的原因。为促进其在通信、生物显微成像、激光大气传输等领域的应用,有必要提高算法收敛速度与精度。本文主要以69单元音圈变形镜为核心,搭建了一套基于69单元音圈变形镜的自适应光学系统,并对SPGD控制算法进行研究。主要工作包括:本文总结了音圈变形镜控制算法。首先描述了音圈变形镜的工作原理与变形镜面形的控制基础——响应函数与控制矩阵;接着总结了基于控制矩阵的闭环控制算法,包括PID控制,SPGD算法与模拟退火算法。本文对69单元音圈变形镜的电光性能进行研究,为其应用于无波前探测自适应光学系统,并进行高精度控制打下良好的基础。测试主要包括驱动器线性拟合能力,磁滞性,变形镜面形展平能力,Zernike面形拟合能力。经测试,音圈驱动器的线性度为4.17%,平均磁滞误差为0.46%,变形镜的展平rms为8.48nm,对3-8项Zernike面形的进行拟合,最大的拟合面形平均PV值为36.557μm。测试结果表明音圈变形镜线性优,低磁滞,高精度,响应快,并且在闭环校正实验中,校正后波前rms收敛至24.5nm。本文对基于音圈变形镜SPGD控制算法进行了优化和改进,以促进其实际应用。通过计算机仿真模拟,在不降低精度的条件下,为了提高基于SPGD的无波前探测自适应光学系统的收敛速度和精度,本文对SPGD算法中随机扰动幅值与增益系数两个关键参数之间的关系进行了研究和优化。首先对随机扰动幅值与增益系数的关系进行了全范围的模拟研究,获得了两者最佳的关系曲线,与已有的SPGD算法中凭经验固定其中一个参数的值再来寻找另一个参数的最佳值不同,本文通过研究获得了SPGD两个关键参数的全部最优关系曲线,在实际校正过程中可根据畸变大小,直接准确找到它们的最佳值,具有快速和准确的特点,有利于提高无波前探测系统的收敛速度和精度。实验发现对于固定的系统存在参数优选区域,且与初始畸变大小有关。最后进行了理论验证并与模拟退火算法进行比较,结果表明SPGD算法收敛精度比模拟退火算法高6.32%,并具有更好的收敛速度与精度。同时,本文搭建了基于SPGD算法扩展目标校正实验,讨论了不同评价函数下SPGD算法的收敛情况,实验结果表明,图像VAR评价的校正精度优于波前rms评价与图像SMD评价5.6%和3.8%。