半导体激光器（Semiconductor Lasers）在可靠性、寿命、功耗等方面具有巨大的优势,已经广泛应用于激光切割、焊接、医疗等各领域。但它的水平方向与垂直方向的发散角相差较大,发光宽度不一,这将导致发射出的激光光强分布不均衡。为了解决以上问题,通常需要先对激光光源进行快慢轴准直,再对准直后的光束进行二次整形与合束。在对激光光束进行整形与合束的过程中,不仅需要注重提高输出光束的光束质量、功率、亮度等,同时也需要追求高效、简便、紧凑的光学元器件来降低应用成本和缩小激光器模块的体积。因此,提出高效、可实施的光束整形系统方案对研制高亮度、高功率的光纤耦合输出半导体激光器模块具有重要意义和应用价值。通过对国内外光纤耦合输出半导体激光器的现状进行调研与分析,结合实际应用情况,设计了一种偏振面复用的紧凑型光束整形系统和一种一镜式光束压缩与自偏振的简便型光束整形系统。两个系统的光源都是由多个厘米巴条堆叠构成的激光叠阵,并利用波长合束、偏振合束和空间合束等技术来提高光纤耦合系统的输出功率,以获得高功率、高亮度的输出光。主要工作内容具体如下:（1）设计了偏振面复用的紧凑型光束整形系统。通过对常规的偏振棱镜进行研究,发现准直后的光束经过偏振棱镜时其偏振面的利用率不高,又考虑到偏振面镀膜成本的昂贵性等原因,设计一种偏振面复用的阶梯棱镜,该阶梯棱镜不仅能够使两组P、S偏振态的激光进行偏振合束,还能够通过阶梯斜面的全反射来填补快轴方向上的发光暗区。首先,对由厘米巴条堆叠构成的激光光源进行快慢轴准直,然后准直光线经过所设计的偏振面复用阶梯棱镜,再采用三个旋转棱镜及一组慢轴扩束镜进一步改善光束质量和匀化光斑面积,最后通过非球面聚焦透镜耦合进200μm/0.22NA的光纤中。在光学软件中对该系统进行模拟仿真,结果表明该系统的光-光转换效率为85.8%。（2）设计了一镜式光束压缩与自偏振的简便型光束整形系统。通过对光束整形的研究,发现在对激光叠阵输出的光束消除快轴方向的发光暗区时,需要使用大量不同角度堆叠的平板玻璃或微小阶梯反射镜,另外在对光束质量匀化时需要“切割-旋转-重排”,这将造成边缘光斑分布不均。为此,提出菱形棱镜堆叠偏移光束和菱形棱镜对错位反射来共同填补发光暗区,并结合光束自偏振来匀化光束质量的光束整形方案。进一步地,为提高光纤耦合的输出功率,先对准直光源进行波长合束,再通过所设计的一镜式光束压缩与自偏振结构来实现快轴方向发光暗区的压缩与慢轴方向光束的自偏振,然后采用菱形棱镜对错位反射填补快轴方向上剩余的发光暗区,最后通过非球面透镜聚焦耦合进200μm/0.22NA的光纤中。在光学软件中模拟获得输出功率为1161W,系统的光-光转换效率达90.7%。