以二元衍射元件为主镜的拼接衍射望远镜具有重量轻、公差宽松、可折叠等优点,成为了轻量化、大口径、高分辨力空间光学望远镜的重要发展方向。然而拼接衍射望远镜的研究进展表明该望远镜的成像性能难以达到其理论设计的极限分辨能力。导致其性能退化的原因主要有两点,首先拼接衍射望远镜面临子镜拼接失调而引入的共相误差问题;其次是衍射元件不可避免的加工误差给光学系统引入成像波前像差问题。这两个问题相互交织,致使拼接衍射望远镜的点扩散函数(PSF)弥散、调制传递函数(MTF)退化,最终导致拼接衍射望远镜成像分辨率下降。本论文针对上述问题,开展拼接衍射望远镜高分辨成像技术研究。论文按照理论分析、仿真校正和实验验证的研究步骤,从以下几个方面开展相关研究。首先针对拼接共相误差与波前像差导致的成像退化问题开展了具体的理论分析。建立了基于稀疏孔径结构的拼接菲涅耳透镜成像系统模型,推导了各类拼接共相误差与成像系统MTF指标的数学关系,通过计算和仿真明确了各类拼接共相误差对成像系统PSF和MTF的影响程度,建立了点目标和扩展目标成像场景下的拼接失调程度评估指标,为拼接共相误差的校正提供直接的参考依据。此外,针对菲涅耳透镜由加工误差引入的波前像差问题开展了全面的分析,明确了不同程度的加工误差对菲涅耳透镜SR和MTF的影响,为后续仿真校正研究奠定了理论基础。其次针对拼接共相误差与波前像差问题开展了数值仿真校正研究。根据拼接共相误差与MTF指标之间的近似解析表达式,提出了一种直接基于远场图像的拼接共相误差校正方法。对拼接菲涅耳透镜在点目标和扩展目标成像场景下的拼接共相误差进行了仿真校正,仿真结果表明当不存在波前像差耦合时,拼接共相误差都能得到有效地校正,校正后的波前误差均方根值(RMS)可到λ/14以下,使得系统达到理想成像要求。此外,考虑到波前像差会与共相误差相互耦合的问题,我们提出了一套基于寻优算法和自适应光学技术的拼接误差和波前像差的复合校正策略。根据拼接菲涅耳透镜的波前像差特性,我们选用了结构简单、控制带宽要求不高的无波前探测自适应光学系统(WFSless AO)来实现衍射望远镜的波前像差校正,研究了自适应光学校正中的变形镜的合理的参数选择问题,并根据选定的变形镜参数配置,对残余的拼接共相误差和波前像差进行了深度校正,仿真校正结果显示,当校正后的拼接共相误差不大于菲涅耳子镜自身的波前像差时,自适应光学技术可以将拼接菲涅耳透镜的波前RMS补偿到λ/10以下,使得系统满足基本成像要求。最后开展了衍射望远镜波前像差校正的实验验证工作。我们首先基于单孔径衍射望远镜实验系统,开展了望远镜波前像差的测量研究。测量结果证实了厚度误差是造成菲涅耳透镜波前像差的主要因素,也进一步明确了WFSless AO系统的具体参数。随后在单孔径衍射望远镜中开展了多种成像场景下的波前像差校正实验,在点目标成像校正实验中,远场焦斑光强峰值由692ADU提升至916ADU,望远镜系统MTF中频分量得到显著提升;在扩展目标成像校正实验中,校正后的图像分辨率提升了近4倍。最后为了验证盲优化自适应光学技术对拼接菲涅耳透镜波前像差的校正能力,我们分别在初步装调共相和不共相的拼接菲涅耳透镜成像系统中开展了波前像差的校正对比实验。实验结果表明自适应光学技术可以对初步装调共相下的拼接菲涅耳透镜的波前像差进行良好校正,验证了自适应光学技术对拼接菲涅耳透镜的波前像差校正的有效性和可行性。论文致力研究拼接薄膜望远镜共相误差和波前像差相互耦合导致的成像分辨率下降问题,提出了直接基于图像指标的拼接衍射望远镜共相误差校正方法和拼接误差与波前像差的复合校正策略。研究结果有望为大口径空间衍射望远镜的高分辨率成像提供了一种新的思路和方法。