光纤激光的相干合成技术已被业界公认为一条获得高亮度激光的重要途径。光学相位调制器是实现这一技术的关键器件,其性能的优劣直接决定着相干合成的成败。基于此,本文对高能光纤激光相干合成中的相位调制器进行了详细研究。文章首先研究了多抖动相干合成方案,然后在此基础上总结出相干合成对相位调制器的性能要求,包括以下四个方面:高损伤阈值、较高的线性频率响应带宽、低插入损耗以及较低的半波电压。根据以上的分析结果,文章对铌酸锂相位调制器、声光移频器和压电陶瓷相位调制器进行了详细的研究,主要内容包括以下几个方面:1、研究发现常规商用铌酸锂相位调制器易损坏的原因,测试了掺镁高损伤阈值铌酸锂相位调制器的频率响应特性,并在相干合成中得到了应用。2、声光移频器损伤阈值高和插入损耗较低,结合频率与相位之间的关系,提出了将声光移频器用作相位控制的方案,进行了详细的理论分析,并设计了整个系统的控制电路方案和部分电路原理图。3、压电陶瓷(PZT)相位调制器相比于铌酸锂相位控制器件具有以下优势:(1)插入损耗小,损伤阈值高,大大降低了光纤激光器种子源和放大器的制作难度;(2)制作简单、成本低,容易扩展到任意激光波段;随着光纤激光功率的不断提高,引起的相位噪声频率也在提高,这就要求相位调制器的频率响应范围要高,而PZT谐振频率使得调制器可利用的带宽一般小于100kHz。针对这一困难,本文设计了几种新型的PZT调制器,使其频率响应带宽达到500kHz左右,基本满足了校正高功率光纤放大器噪声的要求。调制频率较高时,PZT相位调制器半波电压较高,这时将调制信号和控制信号加载到同一相位调制器上,相位调制信号幅度将接近或大于相位控制信号幅度,控制精度将会大大降低,不利于实现锁相。结合PZT相位调制器的损伤阈值高,可将其应用到主放大器后端使用的特点,提出后端控制方案,并成功实现了调制频率在449kHz的相干合成。综上,本文首先详细分析了光纤激光相干合成对相位调制器的性能要求,然后深入研究了各种相位调制器的优缺点,并给出了相应的使用建议,这为相干合成中相位调制器的选型提供了参考。