光纤激光阵列光束相干合成可在提升输出激光总功率的同时保持良好的光束质量，进而提升激光亮度，是激光技术领域的研究热点。目前光纤激光相干合成实验已在实验室内获得了大量、良好的验证，然而在真实湍流大气环境下的长距离传输实验却开展较少，相干合成技术对湍流大气引入的相位畸变的校正能力尚需实验验证。目标在回路技术是实现长距离湍流大气环境下阵列光束到靶相干合成的重要方案，是近年来国际上的重点研究方向。基于自适应光纤准直器阵列和共形发射系统，搭建了6路光纤激光目标在回路相干合成系统，成功校正了湍流大气带来的相位畸变，实现了公里级作用距离、湍流大气环境下阵列光束在目标表面的相干合成。

近年来，以激光大气传输为应用背景的光束相干合成技术被广泛研究，而关于该项技术在空间光通信中的应用研究却不多。事实上，基于光束相干合成的多孔径接收天线结构可有效缓解大气湍流影响，提高空间激光通信系统的性能。本论文简要介绍了中国科学院自适应光学重点实验室面向激光大气传输应用的激光组束传输与湍流校正技术研究近况；重点介绍关于多孔径接收空间光通信系统中的光纤相干合成研究进展，主要包括基于3 dB 光纤耦合器的相干合成和基于光纤偏振合束器的相干偏振合成两种方法，在空间光通信系统中具有极大的潜在应用。

研究了光纤激光阵列目标在回路自适应光学系统在实际大气环境中的传输。从光纤激光阵列、激光在大气中的传输、目标和优化算法四个方面，建立了光纤激光阵列目标在回路自适应光学系统的理论模型。在不同强度大气湍流下，对系统补偿大气湍流影响的效果进行了研究，并对系统控制参数优化进行了简单探讨。结果表明，目标在回路闭环控制结构能够有效补偿大气湍流引起的能量扩散，使目标靶面能量集中度提高，在强湍流情况下，可使目标光斑的平均半径收敛9%；该结构的传输性能受大气湍流强度的影响，大气湍流强度增强，系统的控制效果减弱；控制算法收敛速率受参数设置的影响，实际应用中需进行优化；探测器的信噪比(SNR)对于系统的闭环控制性能也有一定影响。

对目标在回路(TIL)光纤激光阵列自适应锁相技术开展了理论与实验研究。介绍了目标在回路自适应锁相光纤激光阵列的基本结构和单抖动法的基本原理。搭建了两路高功率光纤放大器，利用信号处理器执行单抖动算法，实时控制光束的相位，实现了两路10 W级光纤放大器的目标在回路自适应相位锁定。实验结果表明，目标在回路自适应锁相光学系统能够有效控制光纤激光的相位噪声，实现阵列光束的相位锁定，光斑对比度可提高到73%。