大功率半导体激光阵列具有电光转换效率高、体积小、可靠性高和寿命长等优点，在工业加工、生物医疗和国家防御等领域有着重要的应用，而且随着其性能的不断提高、成本的不断降低，其应用范围也将越来越广。然而，由于它特有的波导结构导致它的光束质量差和单元出光功率低，这些缺点制约着它的应用。为解决这个问题，本论文对半导体激光的光束整形、合束和光纤耦合技术进行了深入的研究。光束整形可以提高半导体激光的光束质量；合束技术则可以提高光束的总功率；而光纤耦合则可以实现激光的柔性传输。这些技术的研究推动和促进了半导体激光在更多领域的应用。本论文的研究目标是得到高功率和高光束质量的光纤耦合半导体激光模块并将它实用化。在充分总结半导体激光器的工作特性和激光合束相关技术的基础上，主要进行了以下几方面的研究：（1）对半导体激光快轴的准直进行了研究。首先研究了柱透镜的准直效果，并计算出了最小剩余发散角时的离焦量；其次利用费马原理和Zemax软件的优化功能求出了非球面快轴准直镜的结构参数；然后求出了自聚焦快轴准直透镜的折射率分布函数；最后对快轴准直镜的装调误差进行了分析。（2）对平凸型和望远型慢轴准直镜的准直效果进行了比较和研究。（3）对光束整形元件BTS的工作原理和装调误差进行了研究。（4）首次对半导体激光阵列光谱合束技术中的变换透镜进行了研究。基于光栅-外腔的光谱合束技术已经使半导体激光的亮度和光纤激光器相当。但目前研究的重点主要集中在提高半导体激光阵列的性能和光栅的衍射效率。本文则对该系统中的变换透镜进行了研究，并设计出新的变换透镜，它可以提高光谱合束的效率。（5）目前国内光纤耦合模块使用的阵列均为cm-bar，但是它的发光单元数目多并且慢轴发散角大导致光束质量很差，为解决这个问题，本研究首次采用了半导体激光短阵列进行光纤耦合，并研制出两个光纤耦合模块：其中一个模块的光纤出光功率为418W，光参数积为44mm·mrad，在国内同样光束质量的条件下未见高于此出光功率的报道；另外一个模块的亮度为2.23MW/(cm2·sr)，在国内利用列阵合束的模块中未见更高的报道。（6）针对利用手术刀做鼓膜造孔手术存在操作困难和副作用大的问题，本课题首次将半导体激光和视频耳镜结合起来解决这个问题。首先设计了一套半导体激光鼓膜造孔术的光学设备，然后申请了专利并研制出该设备的样机，经证明本设备可以在视频成像下实施激光手术。