随着天文望远镜的口径增大，望远镜自身的重力和环境温度影响也增大，从而使磨制得很好的镜面和准直得很精确的望远镜在工作时很难保持理想状态。美国帕洛马山天文台的5米海尔望远镜（1948年）、俄罗斯科学院特殊天体物理台（SAO）的6米望远镜（1976年）似乎已达到了传统望远镜口径的极限，而天文研究需要口径更大、像质更好的望远镜，这就催生了新技术主动光学的产生。

得益于电子计算机、高精度传感器和促动器的技术，主动光学在20世纪70～80年代成功发展。它的基本思想是实时检测望远镜的像质或镜面的形状，实时校正重力变形和热变形引起的误差，以及非实时校正光学系统的制造误差，使望远镜始终维持原有的镜面形状和准直精度，保持优秀的像质。主动光学的出现和应用使望远镜的设计思想有了重大飞跃，主镜由此可以采用很薄的镜面，也可以采用由许多小的子镜拼接成的大的镜面，使望远镜的重量和造价大为降低。主动光学还发展了在望远镜上实现不同焦比的焦点间的切换，以及高精度非球面镜面的磨制技术，特别是还发展出根据需要实时连续改变镜面曲面形状，获得常规光学概念不能实现的参数连续变化的光学系统。

主动光学是光学、力学、计算机、自动控制和精密机械一体化的新技术，它应用了多种高精度的元器件：波前传感器、位移传感器、力传感器、位移促动器、力促动器。由于主动光学主要校正望远镜本身的误差，这些误差变化是缓慢的，校正频率只要10^-2～1赫兹就行了。望远镜的误差主要由主镜系统产生，校正主镜还能使整个视场都获得理想的像质，所以校正的对象一般是主镜，如果视场较小，也可以校正副镜。或者在光学系统中成出一个主镜像（中间像面），在那里放一块变形镜进行校正。

欧洲南方天文台的望远镜光学专家R.N.威尔逊（Raymond Neil Wilson，1928-03-23～2018-03-16）最早提出并领导发展了薄变形镜面主动光学技术，在3.5米新技术望远镜（NTT）和4架8.2米甚大望远镜（VLT）上成功应用；法国马赛天文台G.R.勒梅特（Gérard René Lemaitre）最早将主动光学用在非球面镜面的预应力加工中；美国加州大学J.纳尔逊（J.Nelson）和T.马斯特（T.Mast）发展了六角形离轴非球面预应力加工和镜面拼接主动光学技术，G.沙南（G.Chanan）发展了拼接镜面主动光学共相的方法（在近红外波段实现），在世界上首先研制成功拼接镜面的望远镜——两架10米口径的凯克望远镜Ⅰ和Ⅱ（见凯克望远镜）。20世纪90年代到21世纪初的10年，采用薄镜面主动光学技术的口径8～10级大望远镜除了4架8米的VLT望远镜（图1），还有美国的两架8米双子座望远镜、日本8米昴星团望远镜；采用拼接镜面主动光学的望远镜除了两架10米的凯克望远镜，还有美国9米级霍比埃伯利望远镜（HET）、西班牙10米加那利大型望远镜（GTC）和南非9米南非大望远镜（SALT）。主动光学的出现，不仅使得更大口径的望远镜建造成为可能，还使得望远镜可获得更高的成像质量。

图1 甚大望远镜（VLT）的主动光学原理示意图

中国的苏定强在1986年提出一种新的应用主动光学的思想，即用主动光学实现望远镜在观测时的镜面曲面形状连续变化，获得常规光学概念不能实现的参数连续变化的光学系统（或称为主动变形镜光学系统）。这种创新思想首先在中国20世纪90年代末至2009年研制的大规模光谱巡天望远镜——大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST，中文冠名郭守敬望远镜）中成功应用。中国2017年建成的500米口径球面射电望远镜（FAST，中文冠名天眼）也用了这种曲面连续变化的主动变形镜（反射面）光学系统，并是其主要的创新思想。

20世纪90年代初，苏定强在中国科学院南京天文仪器研制中心（现南京天文光学技术研究所和中科南京天文仪器有限公司）最早建成了中国第一个薄变形镜面主动光学实验系统，并有多项创新：特别是首次提出将阻尼最小二乘法用于线性问题——求力；提出了一种波前重建的积分算法；研制出含有创新的小透镜阵的夏克-哈特曼波前传感器。1998年苏定强领导的小组又建成了中国第一个拼接镜面主动光学实验系统，实现了可见光波段共相和共焦。在这个实验系统中苏定强创新性的提出了严格的子镜共焦的方法并领导和研制出创新的位移促动器。这两个实验系统和创新的技术方法分别在1993年和1999年获得中国科学院科技进步奖二等奖，并在中国独创的望远镜大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）的方案产生、立项和研制起到了关键的作用。

2004年，南京天文光学技术研究所崔向群领导团队研制成功镜面曲面形状随被观测天体目标天空位置连续变化的1米主动变形镜实验望远镜。其主动变形镜起始面为1.1米的六角形平面镜，主镜为1.1米的六角形球面镜。用该望远镜实时观测跟踪天体，为国家大科学装置LAMOST进行中间试验，为LAMOST成功建造攻克关键技术，获得2006年国家科技进步奖二等奖。

2009年，LAMOST建成并通过国家验收。LAMOST首先实现镜面曲面形状连续变化的创新概念的主动变形镜光学系统，突破了望远镜的大视场不能兼备大口径的瓶颈，发明了新类型的望远镜，开拓了主动光学新方向。在技术发展上，LAMOST首先在国际上创新并成功发展了一块镜面上同时应用薄变形镜面主动光学和拼接镜面主动光学的技术——主动变形镜拼接技术；首先在国际上实现在一个光学系统中同时应用两块大口径拼接镜面（图2），不仅如此，LAMOST的拼接镜面还具备近红外波段共相的能力。LAMOST带动中国自主发展了主动压力抛光盘磨制大非球面度大口径镜面的技术，以及首先在国际上提出并发展预应力环抛磨制极大望远镜子镜新技术。LAMOST的建造成功使中国完全掌握了主动光学技术，将主动光学发展到新的国际前沿，并为自主建造30米级极大望远镜创造了条件。

左图：LAMOST的5.72米×4.4米主动变形镜由24块1.1米六角形变形子镜拼接成。右图：LAMOST的6.67米×6.05米球面主镜由37块1.1米六角形子镜拼接而成。图2 LAMOST两块大拼接镜面