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光纤激光器由于其结构紧凑、热管理方便、输出光束质量好等优点,在激光通信、工业加工、军事国防等领域应用广泛,近年来获得快速发展。但是由于受到非线性效应、模式不稳定、热效应等因素的制约,单束光纤激光器输出功率有限。光纤激光相干合成技术是一种实现高光束质量、高功率激光输出的有效手段,而相位控制是实现有效相干合成的关键技术。在光纤激光相干合成系统中,相位控制主要包括活塞相位控制、倾斜相位控制以及光程差控制。本文将对光纤激光相干合成系统中的控制算法展开研究。论文研究内容主要包括以下几方面:1.对爬山法、随机并行梯度下降(SPGD)算法、抖动法的算法原理进行分析,设计了用于活塞/倾斜相位控制算法研究的仿真平台。利用这一仿真平台详细分析了单抖动法倾斜控制中各项参数对算法效果的影响,并对算法控制带宽进行仿真模拟分析,得出单抖动算法在三路光纤激光相干合成系统中对方差为25μrad以内的随机倾斜噪声有大于100Hz的控制带宽。2.提出将单抖动算法应用于倾斜控制,有效利用倾斜控制器件的高阶谐振频率,提升倾斜控制带宽。搭建了光纤激光阵列相干合成实验平台,设计实现了基于现场可编程门阵列(FPGA)的单抖动倾斜控制电路系统,进行了相应的验证实验,成功实现了基于单抖动算法的双路光束倾斜控制,倾斜控制闭环后,两个分离光斑实现有效重合,光电探测器探测光强从0.48V提升至0.79V,光斑对比度约26.4%,施加锁相控制后条纹对比度从26.4%提升至77.7%。3.设计实现了基于FPGA的单抖动法锁相电路,在七路光纤激光阵列相干合成实验中取得良好的实验结果,锁相控制闭环后,归一化桶中功率从开环前的0.22提升到0.94,锁相残差小于λ/20,光斑对比度从开环时的16.7%提升到94.7%。4.为了减弱大阵元光纤激光相干合成中控制路数增多对算法控制带宽的影响,提出一种级联锁相方案,并进行了8×2路光纤激光相干合成验证实验,一级锁相控制采用SPGD算法,锁相残差小于λ/28,二级锁相采用单抖动算法,锁相残差小于λ/24。5.基于爬山算法设计了一种全光纤光程差自适应控制算法,并成功应用于飞秒激光相干偏振合系统中,实现了对?60λ范围内光程差的完全补偿,可以用于飞秒激光相干偏振合成系统中光程差慢漂移的实施校正。