波前传感器是传统自适应光学系统的重要组成部分。要对不断变化的波前畸变进行实时校正，必须对波前畸变进行实时探测。在对星体目标观测等某些应用场合下，自适应光学系统的探测目标非常暗弱，需要波前探测器的灵敏度足够高。另外为了达到理想波前补偿效果，波前探测精度需要足够高。因此自适应光学系统中的波前传感器要同时具有高速、高灵敏度和高精度的特点。　　 本文研究的中心内容是通过理论证明、数值仿真分析和实验验证，获得一种基于线性相位反演算法的波前探测新技术，并对其性能指标、定标方法、信号处理方法等实际应用中的若干基本问题，以及其在自适应光学闭环系统中实际应用时的校正效果等基本问题进行探索和研究。　　 本文在国际上首次提出了利用单幅远场信息反演波前小相位的方法。这种方法只需记录一帧当前远场光斑强度分布信息，就可以用线性矩阵运算快速反演出待测波前相位。整个反演过程可以简化为矩阵运算过程，计算量小，计算速度快。　　 本文首次运用奇偶函数分解思想，理论证明了这种利用单幅远场信息反演波前小相位方法的相位反演唯一性，并要求定标的系统像差的类型是以偶函数为主。在此基础上提出了两种不同的复原方法，即逐点求解波面复原法和Zernike模式复原法。利用数值仿真分析了两种方法的动态范围、抗噪能力等，论证了Zernike模式复原法更实用。　　 本文首次提出了基于面阵CCD的线性相位反演波前传感器和基于分立光强测量器件的线性相位反演波前传感器。这两种传感器只利用简单的成像光学系统和较少的单元光强探测器就可以实现波前探测。两种传感器的光机结构简单，不需要对光束近场进行子孔径分割，极大地提高了光能利用率。　　 本文首次在实验室搭建了基于面阵CCD的线性相位反演波前传感器，进行了原理性验证实验和与哈特曼传感器的对比实验。实验证明了这种传感器可以用较少的探测单元实现与较多子孔径的哈特曼传感器相同的空间分辨能力。　　 本文首次提出了基于线性相位反演技术的自适应光学闭环系统模型，并在实验室搭建了一套基于线性相位反演技术的自适应光学闭环实验系统，开展了相应的实验研究。实验结果证明，基于线性相位反演技术的自适应光学系统是可行的，它可以实现对一定大小的静态和动态像差进行实时闭环校正。基于线性相位反演技术的自适应光学系统硬件结构简单，算法运算量很小，速度很快，有很好的应用前景。