光纤激光器光束质量好、转换效率高、性能稳定、结构紧凑、热管理方便，广泛应用于工业加工、医疗美容、国防科研等重要领域。在光纤激光相干合成和非线性光学等领域，通常需要光纤激光器输出高消光比的偏振光。保偏光纤放大器能够输出高消光比的偏振光，一直备受青睐，但保偏器件制造工艺复杂，价格昂贵，高功率保偏放大器的系统成本更是惊人。相对而言，非保偏器件制造容易，价格低廉，但受光纤制造工艺和环境扰动等因素的影响，出射光束偏振不稳定，这限制了非保偏光纤放大器的应用。本文针对偏振控制技术实现非保偏放大器的高消光比激光输出展开了理论和实验研究，分析了非保偏光纤放大器偏振控制的必要性、可行性。探讨了偏振控制方案的选择和实现、偏振控制效果的评价与偏振自适应控制技术在相干合成领域的应用等问题。主要研究内容如下：1、回顾了光纤激光器的发展历程并对其当前发展状况进行概述，说明光纤激光器所具备的优势及其存在的不足。高功率保偏光纤放大器系统成本高昂和高消光比激光器的应用前景广阔促成了非保偏光纤放大器中偏振自适应控制技术的提出。总结归纳了非保偏光纤放大器中偏振控制技术的发展现状。2、以琼斯矩阵为基础分析了单模光纤中的偏振特性，对比分析了偏振预补偿技术和偏振末端补偿技术两种方案各自的优缺点，分析了两种控制方案对偏振控制器件的不同要求以及各自的适用场合，为非保偏光纤放大器中偏振自适应控制实验的设计提供了具体指导，并在理论上分析了单模光纤放大器进行偏振自适应控制的可行性。3、从噪声来源、评价函数、偏振控制器和控制算法四个方面对偏振自适应控制系统进行了分析。阐述了非保偏光纤放大器偏振不稳定的内部原因和外部原因，并分析了这些因素对偏振控制系统的影响；为偏振自适应控制系统选择合适的评价函数评鉴偏振控制的效果；对比了各种偏振控制器件的性能指标，选择了动态偏振控制器作为偏振控制器件；选择了SPGD算法作为控制算法设计实验方案，并进行了非保偏光纤放大器偏振自适应控制的实验研究。4、通过实验测量了单模非保偏光纤放大器消光比随着放大器级数的增加的变化过程。搭建了高功率单模非保偏光纤放大器偏振自适应控制的实验平台，以动态偏振控制器为偏振控制器件，随机并行梯度下降算法为优化控制算法，选择不同评价函数进行了瓦量级和十瓦量级的偏振自适应控制的实验研究，发现在偏振自适应控制的情况下，非保偏光纤放大器输出光束的消光比均可达11dB以上，期望偏振方向上的光功率值占总功率的93%以上。构建基于偏振自适应控制技术和主动相位锁定技术的非保偏光纤放大器与保偏光纤放大器的相干合成的实验，进行了瓦量级和十瓦量级的相干合成的实验研究，通过光电探测器中归一化光功率和条纹对比度的变化来探究偏振自适应控制对于相干合成系统的影响，研究结果表明在偏振控制的条件下，归一化光功率在0.9以上，条纹对比度大于87.2%，能够有效提升相干合成系统的性能。5、进行了高功率多模非保偏光纤放大器的偏振自适应控制的实验研究，分析多模光纤放大器出射光束的偏振分布，指出本文中偏振控制方案存在的不足，提出高功率多模非保偏光纤放大器偏振控制的相关问题。