高功率光纖激光器由于電光效率高、光束質量好、結構緊湊等優(yōu)點，在生物醫(yī)療、激光加工、國防安全等領域得到了廣泛的應用。相干偏振合成技術是光纖激光器獲得高功率輸出的一種有效方法。

相干偏振合成技術能夠克服非線性效應、熱效應、模式不穩(wěn)定等多種因素，實現(xiàn)更高亮度的激光輸出。然而，該合成技術對光源特性（模式、偏振、譜線）、合成元件特性（動態(tài)抖動、熱像差）、相位控制系統(tǒng)鎖相殘差等因素均提出了嚴格要求，研制難度大。

國防科大劉澤金課題組通過鎖相控制系統(tǒng)優(yōu)化、離焦像差補償、高精度光程控制，通過四路窄線寬、線偏振光纖放大器的相干偏振合成，實現(xiàn)了5.02 kW的近衍射極限合成激光輸出，合成效率達93.8%。

實驗中采用的合成系統(tǒng)結構示意圖如圖1(a)所示。窄線寬種子激光（NBL）首先經過分束器（BS）分為四路，隨后依次注入到相位調制器（PM）和光纖延遲線（DL）。各路激光經過DL后注入三級全保偏級聯(lián)光纖放大系統(tǒng)（A1、A2、A3）進行功率提升。放大后的光束經過自主研制的離焦補償型準直系統(tǒng)（CO）準直輸出后參與相干偏振合成。

圖1（a）實驗方案示意圖。圖1(b)為四路放大器輸出功率與泵浦功率的對應關系，放大后四路激光功率分別為1.29kW、1.14kW、1.12kW、1.8kW，進一步功率提升受限于泵浦功率。圖1(c)為合成功率與合成效率隨總入射功率的對應關系。當總注入功率為5.35kW時，合成激光功率為5.02kW，系統(tǒng)合成效率達93.8%。

研究表明，合成激光功率為5.02kW時，合成激光光束質量測量值M²<1.3，此功率水平代表了當前國際上相干偏振合成系統(tǒng)的最高輸出功率。