自适应光学是基于随机扰动理论、光波前重构理论发展起来的一个新兴光学分支,是光学、机械、微电子技术相互渗透、交叉而形成的前沿学科。由于它有着传统光学系统所无法比拟的优越性,已经广泛应用在航空探测、激光加工,光无线通讯等领域。作为自适应光学系统的核心器件之一,波前处理机的研究受到了广泛的重视。随着新的数字信号处理技术的引入和光电器件加工工艺的提高,波前处理机的性能有了很大的提高。本论文以经典的自适应光学理论为基础。详细分析了当前的几种主流波前处理机的硬件结构和波前重构理论。并根据课题的实际需要,提出了以Hartmann 波前探测器和Zernike 模式法为基本架构的波前处理机模型。其中Hartmann 波前探测器由大阵列微透镜组和Pulnix 的TM-1010 CCD 摄像机精密封装而成。同时针对Zernike 波前重构算法计算量大、系统响应频率高的特点,我们特别设计了双DSP 的处理单元。为了保证双DSP和CCD 相机能够正常工作,加入CPLD 控制时序。试验证明,我们研制的波前信号处理机具有良好的实用性,完全满足自适应系统的需要。论文共分六章,第一章是绪论,介绍课题的来源和意义,自适应光学系统的基本组成,国内外对自适应光学系统及其核心部件的研究的现状及前景。第二章介绍了波前信号处理机的总体设计思想和方法。详细论证了波前处理机各器件的选择依据。最后介绍了课题对波前处理机的技术指标的要求。第三章具体研究数字信号处理模块中DSP 与CCD、CPLD、flash 存储器和变型镜电压控制器等部分的接口方案设计。第四章详细介绍了波前处理的软件设计方案、开发平台和设计流程。其中包括各种波前重构模型、CCD图像处理方法以其为保证系统正常运行所编写的其他辅助程序的原理。为了验证所采用算法的有效性,还根据傅立叶光学中的透镜成像理论,用MATLAB 进行了仿真。第五章是实验和软件仿真的结果。给出了系统的实物图。第六章对实验进行了总结。并提出了一些改进方案。