近年来,由于半导体激光器的体积小、重量轻、光束能量集中、高寿命、高可靠性、高重复率、高效率和结构紧凑等特点,已被广泛应用于泵浦固体激光器、材料加工及激光医疗等领域中,但由于其输出光束的质量不好,光束发散角较大,且在水平和垂直方向上存在着较为明显的差异,影响了它的直接应用,因此半导体激光器列阵的光束整形成了人们关注的一个热点问题,国内外的研究机构对此进行了大量的研究。我们在总结国内外报导的各种整形方法的基础上,提出用非球面透镜组合对半导体激光二极管列阵的光束进行整形的方案。首先,利用光线追迹法推导了正交圆柱面-双曲柱面的准直原理,椭圆柱面-平面-平面-圆柱面组合透镜对准直光束压缩的原理,对光束整形系统器件进行了理论设计。对于特定发散角的半导体激光器,得到了其整形器件的实际参数,为更好的实现对半导体激光器阵列的整形,在器件的参数设计上提供了理论上的参考。其次,在理论推导的基础上,自行研制了整形器件,并进行了实验研究。结果表明,所设计的系统具有较好的光束整形作用。本文正文部分共分为四章。第一章简要介绍了半导体激光器的发展、光束整形的必要性和国内外研究现状。第二章介绍了半导体激光器的结构、光束特性及其评价参数;介绍了本论文所运用到的几何光学基本理论。第三章详细讨论了正交圆柱面-双曲柱面透镜的准直原理,椭圆柱面-平面-平面-圆柱面组合透镜对准直光压缩的原理,根据原理设计了光束整形系统。第四章介绍了对所设计的光束整形系统进行的实验研究,根据实验结果进行了误差分析,证实了我们所设计系统的可行性。实验中得到的快轴发散角可减小到8°。在第五章中,总结了本论文的工作和成果,并提出一些将要进行研究的问题和发展方向。