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随着自适应光学应用领域的扩展，在强湍流效应环境下常规自适应光学技术已经明显表现出其局限性，发展新型自适应光学技术势在必行。无波前探测的自适应光学系统在该背景下便受到了重视，该系统不需要进行波前探测及其相应的重构计算，而是把波前校正器所需的控制信号作为系统目标函数的控制参量，通过算法直接优化系统的目标函数，由此得到波前校正器的控制信号。随机并行梯度下降(SPGD)算法作为一种收敛速度快、稳定性好，并易于实现的高效无模型优化算法在自适应光学控制方面得到了广泛应用。本文通过数值仿真与理论分析的方法，研究了基于SPGD算法的自适应光学校正技术在激光大气传输方面应用的可行性、收敛速度、系统带宽等问题，取得的主要成果及创新如下：
首先，通过数值仿真分析了基于SPGD算法的自适应光学系统校正静态波前像差的基本特性。对系统性能指标、扰动分布、扰动幅度及增益选取、变形镜驱动器密度、及扰动噪声等因素对SPGD校正的影响进行了分析，获得了SPGD算法应用的一些依据与实际经验。
其次，建立了激光大气传输的SPGD自适应光学校正仿真模型，提出了无波前探测系统利用SPGD控制倾斜镜校正倾斜像差的方法；利用四维程序数值分析了SPGD控制N单元变形镜补偿Greenwood频率大小为fG的动态大气湍流像差的空间带宽与时间带宽问题；利用湍流时间功率谱特性分别推导和分析了理想的和有时间延迟的SPGD自适应光学系统的迭代频率与Greenwood频率的关系。此数值仿真与理论推导结果取得了较好的一致性。
然后，从同时保证SPGD系统收敛精度和收敛速度的角度出发，对基于SPGD算法的Zernike模式校正法进行了验证，并提出由每阶像差所占权重的大小来确定其对应系数的扰动幅度的大小，以此来保证算法收敛精度的同时提高收敛速度。
最后，分析了SPGD系统对强湍流效应下激光大气传输的补偿能力，考察了该校正系统对不连续相位的补偿效果，对不同湍流效应强度下的传输场景进行了校正，并与常规的校正结果或纯相位校正结果做了对比。
这些结果为基于SPGD算法的无波前探测自适应光学技术在激光大气传输方面的应用和发展提供了一定的理论基础和参考依据，推动了我国自适应光学技术新研究方向的发展，但是，这还有很多有益的工作需要进行下去。