基于光学设计软件Zemax纯非序列,设计了一种半导体激光器与单模光纤的高耦合效率系统。设计过程中考虑了激光器发光面的大小,而不是将其看做点光源；在现有的非球面镜透镜单模光纤耦合系统基础上进行改进,通过百万次光线追迹,测得所设计系统的耦合效率大于54%。用Zemax和Origin软件分析了单模光纤与耦合系统对接出现误差情况下对耦合效率的影响,分别给出了各种对接误差情况下的耦合效率变化曲线,为耦合系统的工程安装提供理论分析和技术支持。并基于机械设计软件PRO E设计了与光学系统相对应的机械结构,包括：用于固定光学元件的机械元件和整个系统的机械结构。本文分为六个部分。第一章：介绍光纤与半导体激光器的应用,以及目前国内外半导体激光器与光纤的耦合技术的发展情况。第二章：介绍光纤的基本结构,分类,光纤的损耗和在Zemax中如何模拟光纤。第三章：介绍半导体激光器的光束特性,半导体激光器的像散和在Zemax中如何模拟半导体激光器。第四章：介绍半导体激光器与光纤的耦合的基本方法,分析光纤与耦合系统存在对接耦合误差时对耦合效率的影响以及薄膜光学的基本知识。第五章：介绍本论文光纤耦合系统的设计方法,所有元件的具体参数以及本系统中出现对接耦合误差时对耦合效率的影响。第六章：介绍光纤耦合系统的机械元件的设计方法,所有机械元件的具体参数以及整个机械系统的组装结构。