自適應光學（adaptive optics）， 指一種用于大反射望遠鏡的鏡面的一種補償系統(tǒng)，可以通過快速反應的的支撐系統(tǒng)使鏡面發(fā)生形變來補償大氣抖動引起的星象閃爍。自適應光學是補償由大氣湍流或其他因素造成的成像過程中波前畸變的最有前景的技術(shù)。

中國科學院光電技術(shù)研究所饒長輝研究團隊成功研制國內(nèi)首套地表層自適應光學（Ground Layer Adaptive Optics, GLAO）試驗系統(tǒng)，與云南天文臺1米新真空太陽望遠鏡對接后，于2016年1月首次獲得了太陽黑子和太陽米粒的大視場高分辨力自適應光學校正圖像，標志著我國太陽自適應光學技術(shù)再次取得重大突破。

自從天文望遠鏡誕生400年以來，它從小型手控的光學器材發(fā)展到由計算機控制的龐大復雜儀器。其間，有兩個參數(shù)極其重要：望遠鏡的口徑（聚光能力）和角分辨率（圖像的清晰度）。對于一架在太空中使用的性能絕佳的望遠鏡來說，分辨率直接與口徑的倒數(shù)成正比。從遙遠星球發(fā)出的平面波波前將被望遠鏡轉(zhuǎn)換成完美的球面波波陣面從而成像。像的角分辨率只受到衍射的限制--我們可以稱之為衍射極限。

自適應光學系統(tǒng)原理

實際上大氣的影響和望遠鏡的質(zhì)量問題都會扭曲球面波前，造成成像過程中的相位錯誤。即使是在最好的觀測地點，地面上可見光波段望遠鏡的角分辨率都無法超過10到20厘米口徑的望遠鏡，這僅僅是因為大氣湍流的緣故。對于一臺口徑四米的望遠鏡來說，大氣湍流使其空間分辨率降低了一個數(shù)量級（與衍射極限相比），同時星像中心的清晰度降低了100多倍。這源于大氣擾動造成的波前在時間和空間的不穩(wěn)定--也是人類發(fā)送哈勃到太空進行觀測的的最主要原因--避免大氣湍流的影響。此外，像質(zhì)的好壞也受到工業(yè)技術(shù)問題以及由機械、溫度和望遠鏡光學效應而引起的波前扭曲的影響。

自適應光學的使用

最顯然的應用是直接利用濾鏡成像。所有的自適應光學系統(tǒng)都提供這一基礎模式，但經(jīng)常配備附加的掃描濾鏡（圓形可變?yōu)V波器），這樣做是為了取得豐富的數(shù)據(jù)（二維的平面空間和一維的光譜）。考慮到大氣湍流是隨著時間不斷改變的，在短時間內(nèi)獲得豐富的觀測資料及數(shù)據(jù)聽起來就顯得異常誘人。這可以利用全視場攝譜儀（IFS）做到。加拿大-法國-夏威夷望遠鏡 （CFHT）的CMOS系統(tǒng)在可見波段的觀測和西班牙卡拉阿托天文臺的3D在紅外波段的觀測是這一方面的先驅(qū)。類似的設備同樣安裝于8米望遠鏡，尤其是安裝于雙子星望遠鏡（Gemini）的GMOS系統(tǒng)在可見波段的應用以及安裝于甚大望遠鏡（VLT）的SINFONI -SPIFFI系統(tǒng)在紅外波段的應用。

自適應光學系統(tǒng)有很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。其中包括快速低噪聲的傳感器（為了能使用比較昏暗的引導星來進行矯正）；高能、可信且易于操作的鈉激光器；超高速處理器，要求每秒的運作此時達109到1010次；可變形鏡面，帶寬幾千赫茲和上千個觸動器；大型的二級自適應透鏡。后者在熱波段尤其有趣，任何一小塊附加的鏡面都加大由設備造成的原本已經(jīng)很大的熱背景。

基于自然引導星的自適應光學系統(tǒng)正幫助現(xiàn)代的8到10米望遠鏡不斷取得接近衍射極限的成像質(zhì)量以及分光數(shù)據(jù)�？梢姽獠ǘ蔚母恼�已相當理想，但是至今仍然無法到達衍射極限。人造引導星自適應光學系統(tǒng)被應用于不少天文臺，而且這個數(shù)字正不斷的增加。但是人造引導星在極高天空覆蓋率下的穩(wěn)定應用仍然沒有實現(xiàn)。MCAO技術(shù)仍在襁褓階段。

許多最近的天文觀測成果都基于新的光學觀測技術(shù)。尤其是當甚大望遠鏡（VLT）投入使用后（干涉觀測法帶來了更清晰的像質(zhì)），自適應光學系統(tǒng)顯得更加重要。強大的集光能力和極小的分辨率（空間上的和光譜上的）將為未來地面天文觀測帶來最主要的進步。更深入地，計劃和討論中的巨型光學望遠鏡（比如OWL）將依賴先進的自適應光學技術(shù)來實現(xiàn)全部的天文觀測---在這些項目的建設初期望遠鏡就和自適應光學系統(tǒng)融為一體。