随着光纤的应用与普及，光纤不仅促进了通信与信息化的发展，在医学手术显微镜照明方面也具有明显的优势。而良好的手术照明效果，取决于光纤的质量。在测量光纤光束质量参数时，必须先对光纤光束进行准直，才能确保测量的质量参数的准确性。近几年，国内外研究了许多准直方案来提高准直速度和精度、降低准直成本，如采用CCD/CMOS面诊探测器法、各种光学透镜组合或是平台自动化等。为了提高准直的速度与准确度，本文对比分析各种准直方案，对光纤光束准直过程进行研究，提出一种基于FPGA的光纤光束准直算法，主要研究工作如下：　　（1）基于FPGA的光纤光束准直方案的设计。从单模光纤特征参数出发，对光纤光束准直的必要性进行论证，对准直方案进行对比分析，设计基于硬件平台的光纤光束准直方案。设计准直硬件结构，完成机械臂选型和通信协议的设计，利用机械臂搭建五维控制平台。　　（2）准直控制算法的研究及其MATLAB仿真分析。对模糊控制算法和广义预测控制（Generalized Predictive Control，GPC）算法进行研究，基于MATLAB平台完成控制算法仿真并进行对比分析，凸显GPC算法作为准直算法的优势。对GPC算法进行改进，降低计算量，提高算法运算速度。　　（3）准直算法的FPGA实现。利用FPGA的并行性，设计三个阵列结构，将其作为GPC算法的基础运算单元，实现递推求逆矩阵、参数辨识和控制增量求解等模块，通过ModelSim仿真验证基于VHDL的算法各个模块的正确性。实现GPC算法并行加速，与传统的预测控制的FPGA实现相比，算法执行速度更高。　　（4）搭建光纤光束准直的实验平台，对准直算法进行测试与验证。分析实验系统的性能和误差，并对平面光纤和楔形光纤的光束准直参数和光束质量参数进行分析，提高准直速度和准确度，保证发散角测量误差在系统允许的范围内，实现偏轴度的测量，达到光纤光束的测量需求。