相干偏振合成技术是光纤激光器获得高功率输出的重要方法之一。在介绍相干偏振合成技术前，需要先了解高功率光纤激光器的基础知识。高功率光纤激光器以其高电光效率、高光束质量、结构紧凑等特性，在多个领域得到应用，例如生物医疗、激光加工以及国防安全等。然而，由于受非线性效应、热效应和模式不稳定等因素限制，单路光纤激光的亮度提升存在技术挑战。而相干偏振合成技术有望克服这些限制，实现更高亮度的激光输出。
相干偏振合成技术的核心在于将多路低功率激光通过相干叠加合成高功率输出。通过分束器将种子激光分为多路，这些光束随后通过相位调制器和光纤延迟线，补偿各路光束之间的光程差，最终通过三级全保偏级联光纤放大系统进行功率提升。在这个过程中，对光源特性（如模式、偏振和谱线）和合成元件特性（如动态抖动和热像差）都提出了严格要求，研制难度相当大。
具体到实验方案中，窄线宽种子激光首先经过分束器分为四路，每路激光通过相位调制器和光纤延迟线后注入到三级全保偏级联光纤放大系统。放大后的光束经自主研制的离焦补偿型准直系统准直输出，然后参与相干偏振合成。通过锁相控制系统优化，实现离焦像差补偿和高精度光程控制，最终实现5.02kW的近衍射极限合成激光输出，合成效率高达93.8%。这一研究成果表明，在合成激光功率为5.02kW时，激光光束质量的测量值M2<1.3，这是当前国际上相干偏振合成系统的最高输出功率水平。
此外，实验中还讨论了合成系统的结构示意图、四路放大器输出功率与抽运功率的对应关系，以及合成功率与合成效率随总入射功率的变化关系。研究结果表明，随着入射功率的提升，合成效率均高于93%，输出功率为5.02kW时，系统合成效率为93.8%。此外，光束质量的测量值M2<1.3，展示了该合成系统的优越性能。
文章中提到的实验装置示意图为研究相干偏振合成技术提供了直观理解。该示意图说明了从种子激光到最终合成激光输出的整个过程，包括分束、相位调制、延迟补偿以及放大等环节，并清晰地展示了各环节的连接和作用。
相干偏振合成技术是解决传统高功率光纤激光器功率提升难题的有效技术途径之一。它通过精确控制各路激光的相位和光程，实现了高功率高光束质量激光的输出。这种技术的应用不仅提升了激光器的性能，而且拓展了其在多领域的应用潜力。未来，相干偏振合成技术有望在更高的功率水平上实现突破，为相关科技领域带来新的发展机遇。
