自适应光学（AO）是由大气引起的波面误差由一个可变形的镜面进行实时校正的光学技术，是一个快速增长的多学科领域，包括物理、化学、电子和计算机科学。AO系统用于校正（形成）一束光的波前。
历史上，该系统起源于天文学和国防，它可产生高分辨率的天文图像；更清晰的图像产生对比度的额外增益，这对天文学家也有好处，因为这意味着他们可以探测到其他方法无法观察到的暗淡的天体。当天文学家在努力克服大气湍流的模糊效应时，国防承包商们却关心如何保证他们的高功率激光器的光子可正确导向，从而击毁战略目标。
最近，由于在AO组件的精密度和简单化方面的改进，研究人员已经利用这些系统在飞秒脉冲整形、显微镜、激光通信、视力矫正以及视网膜成像等领域取得突破。虽然这些领域相差很大，由于不需要的时变效应的存在，这些领域都将从自适应光学系统中受益。
通常，AO系统由3部分组成：（1）波前传感器，用于测量波前偏移，（2）可变形镜片，可改变形状以校正高度畸变的波前，及（3）实时控制软件，用波前传感器收集到的信息计算可变形镜片应该采用的合适的形状，以抵消畸变的波前。
图为 AO系统
自适应光学系统有很大的技术挑战。其中包括快速低噪声的传感器（为了能使用比较昏暗的引导星来进行矫正）；高能、可信且易于操作的钠激光器；超高速处理器，要求每秒的运作此时达109到1010次；可变形镜面，带宽几千赫兹和上千个触动器；大型的二级自适应透镜。
