基于深度学习的光纤激光分孔径相干合成相位控制方法，先获取非傅里叶平面光斑图像作为训练样本，由训练样本训练分析模型；在光纤激光分孔径相干合成系统中实时获取待控制包含相位噪声的光纤激光发射面阵列光束对应的非傅里叶平面光斑图像，将获取的非傅里叶平面光斑图像输入到训练好的分析模型进行分析，得到产生所述非傅里叶平面光斑图像对应的光纤激光发射面阵列光束中各路光束的相对相位信息，继而对光纤激光发射面阵列光束的活塞相位误差进行初步补偿，并利用随机并行梯度下降算法对初步补偿后的活塞相位误差进行二次补偿，确保有效控制光纤激光发射面阵列光束中各路光束同相输出。本发明有控制精度高，收敛速度快，控制带宽高等优点。