基于系综平均的自适应光学理论只能提供残差相位的平均值,无法满足下一代自适应光学对于自适应光学系统精确度的更高要求以及自由空间光通信等应用领域对自适应光学技术时间稳定性的高要求。研究自适应光学概率理论能够帮助构建高稳定性、高精度的自适应光学系统。本论文以变形反射镜的拟合误差、波前控制系统的控制误差以及波前探测器的探测误差三个误差因素为切入点,以误差因素引起的残差相位概率特性为目标,分别对三个误差因素的概率特性开展了仿真实验和分析。主要研究内容如下:首先总结了自适应光学理论的发展现状,并详细的介绍了自适应光学理论的相关知识。采用单阶泽尼克拟合叠加法和蒙特卡洛法,仿真了127单元三角形排列变形镜拟合误差的概率密度曲线,两种方法曲线吻合良好;比较了拟合误差分解系数相关性对拟合误差概率特性的影响,结果表明相关性对概率特性影响很大;此外还分析了K-L模式的拟合误差概率特性,基函数的选择并不影响变形镜拟合误差的概率特性。其次,分析了基于纯积分控制器和基于比例-积分控制器的两种自适应光学控制系统的控制误差和噪声误差的概率特性,结果表明,比例-积分控制器对噪声误差有着更强抑制作用,但对于总体控制误差而言,两种控制器控制误差的概率特性是相似的。最后,分析了光子噪声引起的质心误差在闪烁条件下的概率特性,结果表明,闪烁对于光子噪声引起质心误差概率特性影响很大且不同光强起伏条件下的概率特性不同;光子噪声引起的质心误差与峰值平均光子数成反比,且随着光强起伏条件的增强而增大。