波前传感技术是一门测量光束波前畸变的技术，它通过对待测光束进行采样、调制并测量相应的信号来获取待测光束的波前信息。其在自适应光学中扮演了极为重要的一个角色——为自适应光学系统校正波前像差提供实时波前测量数据。与光学检测相比，自适应光学对波前传感技术具有更为苛刻的要求，其需要在复杂环境下实现波前畸变的实时测量。目前，常见的自适应光学波前传感技术多是通过采样、分析二维光强分布信息来实现波前畸变测量的。而二维光强分布信息的获取需要依赖于阵列光敏探测器件。阵列光敏探测器件是一种制造工艺复杂、生产成本高昂的器件，尤其是在对速度、带宽或量子效率有较高要求的情况下。同时，利用阵列光敏探测器件对波前信息进行探测时，光束能量分散于整个或部分接受靶面上，光强分布采样过程相应地会产生巨大的数据量。巨大的数据量对传输带宽和数据处理速度提出了极高的要求。因而阵列光敏探测器作为波前传感技术的核心光电探测器，已然成为了限制波前传感器测量性能的主要因素之一。　　为了解决上述问题，基于单元光敏探测器的波前传感技术应运而生。与常见的波前传感技术多采用阵列光敏探测器来对波前信息进行采样测量不同，该方法利用单元光敏探测器对波前信息的进行探测。相较于阵列光敏探测器，单元光敏探测器在量子效率、测量频率和带宽等方面均体现出巨大的优势。该技术利用空间光调制器对待测光束进行调制，并对调制后的光束进行聚焦滤波，探测其远场焦点的光强信息，利用该光强信息实现波前的复原。该技术采用的是全口径聚光探测的方式。这使得系统可以更好的探测弱光的波前信息。目前该方法主要集中于理论研究，研究重点在于建立和求解波前相位与远场光强之间的关系。但由于波前像差模式系数和远场光强之间满足非线性关系，据此建立的非线性方程难以求解，现有的研究仅能给出有限的近似解或迭代解，严重制约了该技术的应用。　　为了获取更为简洁的解析关系，实现波前的快速求解，提出了基于模式调制滤波的波前传感技术的研究。该研究以光场作为重建目标，建立了近场光场的模式系数与远场光强之间的函数关系。该函数关系含义明确且简单求解，实现了光场模式系数的快速求解，进而实现了波前的快速重构。同时，对光场的稀疏性在光场重构的影响进行了探究，提出了基于压缩感知原理的波前传感技术。论文主要研究内容包括以下几个部分:　　首先，现有的波前展开系数与远场焦点光强之间满足非线性的函数关系。该函数关系复杂，求解困难，限制了波前重构的速度和精度。基于此，提出了基于二元模式调制滤波的波前传感技术。该技术建立了光场展开系数与远场焦点光强之间的函数关系。通过设计生成相应调制函数，实现了光场展开系数的快速求解。从光场中直接提取的相位为包裹相位，与待测相位存在明显差异。为此，引入了相位展开和平滑技术对提取的包裹相位进行处理，以实现波前重构相位的提高。利用数值仿真和实验对该技术的方法的可行性进行了验证。该研究提供了一种波前重构算法，实现了波前的快速精确的求解。　　其次，根据光场实部在Walsh函数基下的稀疏性,开展了基于压缩调制模式的波前复原研究。对光场实部在Walsh函数基下的稀疏性进行了统计分析，并基于分析结果，对Walsh函数项进行了选取，利用选取的Walsh函数对波前进行了重构。通过数值仿真和实验对该波前复原方法的可行性进行了验证。该方法实现了调制模式数量的压缩，提高了波前的采样频率。　　最后，研究了基于压缩感知原理的波前传感技术。该技术借鉴了单像素成像的方法，将压缩感知原理引入了光场的重构中，探究了光场实部的可稀疏性及其在光场重构过程中的应用。该方法将光场实部重构的过程转化为稀疏系数的求解。同时，引入了分块优化的方法对光场虚部的符号进行优化求解。利用数值仿真和实验验证了该方法的可行性。该方法为波前重构提供了一种新的思路，使得波前“成像”成为了可能。