针对大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理器在输出规模、处理速度和控制带宽方面的要求，研制了千单元级自适应光学系统。设计了一种由主控计算机、波前处理主板和可扩展的波前处理子板相结合，输出规模最大可达1 200单元的自适应光学系统波前处理器。采用大规模逻辑器件作核心处理芯片，用多线并行流水算法缩短波前处理延时，提高系统控制带宽。对设计完成的波前处理器进行了基于961单元变形镜的开环展平实验以及基于137单元变形镜的闭环校正实验。实验结果显示：系统最高采样帧频为2 000 frame/s 时，波前运算延时为20.96 μs,表明文中提出的硬件扩展和多路并行流水算法对于大规模自适应光学系统波前处理可行且有效。

针对大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理规模的需求, 设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速大单元自适应波前处理系统,给出了设计方案, 实施过程和测试结果。提出的基于FPGA的自适应光学系统波前处理机, 在软件上采用FPGA对整个系统进行数据配置和调控, 实现多路D/A数据同时传输和转换。同时, 采用FPGA作为波前处理运算中的图像预处理和波前子孔径斜率计算的核心器件,在满足波前处理精度的前提下, 缩短了波前处理延时, 提高了波前处理能力,波前处理可达2 000 frame/s。在硬件上, 采用波前处理主板与可扩展的波前处理子板相结合的形式来提高系统的输出能力。每块波前处理子板的校正量输出为120路,波前处理主板的最大扩展能力为10块,整个系统可实现1 200路校正量的输出。

为满足大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理的需求，需设计千单元的自适应波前处理系统。为此提出了一种可扩展式的自适应光学系统波前处理器。系统由波前处理主板和波前处理子板组成, 每块波前处理主板可扩展10块波前处理子板。整个系统可以完成2 000帧/s的实时波前图像的采集、子孔径斜率的计算、波前拟合和1 200路的控制促动量输出的任务。详细给出了整个系统的硬件设计方案、实施过程和实验结果。