对基于随机并行梯度下降（SPGD）算法的自适应光学(AO)系统带宽进行了理论研究和实验分析。首先通过分析算法的随机扰动特性，研究了算法收敛速度与波前校正器单元数之间的关系。在此基础上，通过与基于哈特曼夏克(H-S)波前传感器的传统自适应光学系统相对比，对基于SPGD算法的自适应光学系统带宽进行了理论分析，并通过动态波前畸变校正实验进行了实验验证，实验结果与带宽理论分析基本一致。研究结果为设计和合理应用基于SPGD算法的自适应光学系统提供了依据。

为提高基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的高分辨率自适应光学(AO)系统的有效校正带宽, 提出了分级SPGD波前校正的方法。在每一级SPGD波前校正中, 将高分辨率波前校正器的控制单元按位置分成多组, 每一组都施加相同的控制电压作为一个控制变量。采用的校正级越高, 独立的控制变量的数目也越多。多级SPGD自适应光学系统按从低到高的等级顺序对畸变波前进行校正。以一个具有16×16控制单元的分立活塞式波前校正器为基础建立了基于3级SPGD波前校正的自适应光学系统的数值模型, 并针对大气湍流引起的某

随机并行梯度下降(SPGD)算法是一种无波前探测自适应光学(AO)控制技术,具有很强的应用潜力。设计并实现了基于现场可编程门阵列(FPGA)的SPGD算法处理机,使用热风式湍流模拟装置产生动态波前扰动,搭建了61单元自适应光学系统SPGD算法动态波前畸变校正实验系统。用于性能指标测量的CCD帧频为2900 Hz,SPGD算法处理机迭代速度可达近千次每秒,自适应光学系统实现了对动态波前畸变的补偿。实验结果表明该自适应光学系统对动态模拟湍流具有良好的校正效果,闭环后的性能指标比开环时平均提高了30倍