自适应光学系统内光路像差的校正对获得好的光束质量至关重要。实际中采用的校正方案是常规共轭式自适应光学。然而系统菲涅耳数较小时，激光在传输过程中的衍射效应严重影响着系统内光路像差的校正效果。基于随机并行梯度下降算法模拟了不同程度衍射效应（以菲涅耳数表征）下的校正效果，模拟结果表明，像差校正效果随着菲涅耳数的变小而变差。同时在此基础上提出了改进方案，并基于双液晶空间光调制器进行了实验研究。模拟和实验结果均表明，同等条件下改进方案的校正效果明显优于常规共轭式自适应光学校正方案的校正效果，且前者像差校正效果几乎不受衍射效应的影响。

为了提高激光系统的整体效率，需要输出激光具有特定的光强分布。基于并行梯度下降(SPGD)算法的自适应光束整形方法凭借其良好的适用性得到了迅速发展，然而其整形效果较大程度地受到目标光束尺寸的影响。提出一种新的光束整形方法：采用SPGD算法对入射光束进行近场整形后通过控制4f系统得到需要口径的光强分布。研究了理想高斯光束和含静态像差高斯光束的光束整形效果，同时对其光束口径的可控性进行了模拟分析。研究结果表明，设计的整形系统可以有效地实现有无波前畸变的入射光束的任意口径光束整形，具有更好的适应性和实用性。

研究了光纤激光阵列目标在回路自适应光学系统在实际大气环境中的传输。从光纤激光阵列、激光在大气中的传输、目标和优化算法四个方面，建立了光纤激光阵列目标在回路自适应光学系统的理论模型。在不同强度大气湍流下，对系统补偿大气湍流影响的效果进行了研究，并对系统控制参数优化进行了简单探讨。结果表明，目标在回路闭环控制结构能够有效补偿大气湍流引起的能量扩散，使目标靶面能量集中度提高，在强湍流情况下，可使目标光斑的平均半径收敛9%；该结构的传输性能受大气湍流强度的影响，大气湍流强度增强，系统的控制效果减弱；控制算法收敛速率受参数设置的影响，实际应用中需进行优化；探测器的信噪比(SNR)对于系统的闭环控制性能也有一定影响。

自适应光学系统的光路通常包含很多光学器件，而各光学器件存在加工误差、装调误差和非均匀热变形等，这些因素会对光束质量产生影响，因此系统内光路相位畸变的校正对获得好的光束质量至关重要。然而系统光路较长时，激光在传输过程中的衍射效应会对内光路相位畸变的校正效果产生重要影响。模拟了离焦和像散等实际应用中存在的主要畸变在不同衍射(以菲涅耳数表征)和像差大小下的校正效果。研究表明：校正效果随着衍射的增强而变差，校正效果良好的菲涅耳数范围为Nf>11；随着像差的增大相位校正效果变差。

对目标在回路(TIL)光纤激光阵列自适应锁相技术开展了理论与实验研究。介绍了目标在回路自适应锁相光纤激光阵列的基本结构和单抖动法的基本原理。搭建了两路高功率光纤放大器，利用信号处理器执行单抖动算法，实时控制光束的相位，实现了两路10 W级光纤放大器的目标在回路自适应相位锁定。实验结果表明，目标在回路自适应锁相光学系统能够有效控制光纤激光的相位噪声，实现阵列光束的相位锁定，光斑对比度可提高到73%。

液晶光学相控阵(LCOPA)的光束偏转效率(OSE)定义为一级衍射光强与总入射光强的比值，它受很多因素的影响，因此建立一个数值分析的模型来分析光束偏转效率。这个模型将液晶光学相控阵器件当作一个相位光栅和一个振幅光栅的组合体，可控变量既包括几何结构参数又包括相位分布的参数。理论研究了光束偏转效率和三类因素即偏转角、器件参数及理想与实际相位分布误差之间的关系，提出了改善光束偏转光效率的方法。结果表明随着偏转角的增大光束偏转效率将会减小，而增大填充因子、减小像素大小会提高光束偏转效率。均匀排布像素并不能获得最佳偏转效率，需要使用如时域有限差分等方法来得到最佳的像素分布。减小相邻相移器之间的间隔、提高相位回置值可以明显提高光束偏转效率。

基于液晶材料的光束偏转系统具有高精度、低功耗、系统轻便、可随机指向等优点。介绍了该技术国内外研究动态；详细阐述了基于液晶材料光束偏转系统的基本原理、性能指标、研究进展及发展瓶颈；介绍了液晶材料与大角度步进器件组合使用实现大视场角光束偏转的几种新型技术；综合比较评价了各种液晶光束偏转技术发展前景；对新型液晶光束偏转技术发展方向作了展望。