波前传感器是自适应光学系统最重要的组成部分之一。波前曲率传感器作为一种很有前途的波前传感器,它可以解决Hartmann-Shack(H-S)传感器波前重构数据处理负担过重的困难,但其装置实现比较困难,目前还没有得到广泛应用。2000年,Blanchard等提出了一种新型的波前曲率传感器,它利用二次扭曲光栅和短焦距透镜密接使用,来实现波前曲率测量。这种方法可以在一个光电探测器同时测量焦点前后两个离焦面上的光强分布;并且结构紧凑,简单实用,在探测装置的实现方面具有很大的优势,但其在相位算法上尚未成熟。利用光栅型波前曲率传感器进行波前相位测量在天文自适应光学系统、激光器光束净化、医学、光学度量、精密机械和晶片加工等领域应用前景十分广阔。研究光栅型波前曲率传感器的相位恢复算法对完善其相位恢复理论和其应用都有着重要意义。本文第一章介绍了波前传感器的发展历史、波前曲率传感器和波前斜率传感器的对比;重点介绍了光栅型波前曲率传感器原理、组成及其核心部件——二次扭曲光栅的理论推导。第二章在总结、研究和改进前人理论方法的基础上,总结了适合光栅型波前曲率传感器相位恢复的三种算法,并作了详细的理论推导、分析和举例说明,完善了光栅波前曲率传感器的相位恢复理论。第三章分别对基于Gesrchberg-Saxton法(GS法)的迭代法和Neumann边界条件的Green函数法的波前恢复进行了计算机模拟,并给出了具体程序框图。进行了单阶Zernike多项式和多阶耦合Zernike多项式模拟畸变波前的恢复研究,并给出了恢复的Zernike系数范围,对恢复影响的因素进行了简要分析,总结对比了这两种方法的优缺点和恢复算法的性能,最后对高斯光束波前相位的恢复进行了数值模拟,并与均匀光强光束的相位恢复进行了比较,证实了这两种算法对高斯光束波前重构的可行性。算法的研究和数值模拟对光栅型波前曲率传感器的应用打下了基础。