根据夫琅和费衍射理论，建立了四路激光相干合成模型，研究了不同占空比条件下倾斜相差对激光相干合成效果的影响。通过欧拉旋转变换，将各子光束的倾斜角度转换成相应的倾斜相差引入到光束合成模型中。仿真计算了不同占空比、不同倾斜角度情况下合成光束在远场的光强分布，分析了占空比、倾斜角度对远场光强分布的影响。仿真结果表明，随着子光束倾斜角度的增大，远场艾里斑内的光强逐渐减小，合成效果变差。仿真计算了不同占空比条件下桶中功率(PIB)和β因子随倾斜角度的变化关系。仿真结果表明，随着子光束倾斜角度的增大，PIB和β因子两个评价指标均逐渐变差。为了达到一定的评价指标要求，必须利用快反镜等校正器件将各子光束的倾斜角度减小到一定的范围之内。

介绍了随机并行梯度下降(SPGD)算法及其在相干合成中的应用，针对实验中算法关键参数难以调节的难点，提出采用软硬件结合的新方式，实现对实验数据的在线采集和分析以及对SPGD算法关键参数的自动实时调节。开展了4路光纤激光相干合成实验，对不同调节方法进行对比。实验中采用新方式有效调节了SPGD算法中增益系数和随机扰动幅度的取值，合成效果显著。

介绍了随机并行梯度下降算法的基本原理，对算法流程进行了仿真验证，并对其中随机扰动幅度和增益系数两个关键参数进行了仿真分析。分析结果表明，这两个参数存在一个最适区间，只有在此区间内取值时算法才能有效收敛。以仿真分析为依据开展了光纤激光的相干合成实验，结果表明光束相干合成效果显著，有效地验证了仿真分析的结果。