与传统的应用于激光熔覆领域的Nd∶YAG激光器和CO2激光器相比，半导体激光器具有体积小，机动性能高，电光转换效率高，材料吸收率高，光斑尺寸大，运行成本低，寿命长和可靠性高等优点。传统的激光熔覆用半导体激光器一般采用一维线阵Bar条或者垂直叠阵作为激光光源，而半导体激光单管无论是其可靠性还是冷却方式的简捷性都要优于Bar条或垂直叠阵。　　针对激光熔覆应用的需求，本文主要围绕基于光纤合束器多单管半导体激光器的光学系统设计，器件结构优化以及封装工艺等方面进行了研究。主要研究内容如下:　　1.针对半导体激光单管，研制了光纤耦合单管半导体激光器。模拟并分析了半导体激光单管光纤耦合中元件位置对耦合效率的影响以及装调误差。同时，分析了单管半导体激光器的产热机制，设计了单管半导体激光器的封装结构，并建立了热源计算模型，优化了半导体激光器的散热结构。采用自主设计的工装夹具研制了光纤耦合单管半导体激光器，激光输出功率为8W，输出光纤芯径为105/125μm,NA0.15。　　2.基于光纤耦合单管半导体激光器，设计并研制了光纤合束器模块，实现了半导体激光合束。经测试，单个光纤合束器模块输出功率达到180W。光纤合束器采用19×1型光纤合束器，输入光纤芯径105/125μm，NA0.15，输出光纤芯径400/440μm，NA0.22。　　3.基于光纤合束器模块，设计并研制了多单管半导体激光器。对8个光纤合束器模块输出端进行集束，进一步提高半导体激光单管集成数量。同时，设计了激光输出系统，并对输出端进行光斑均匀化处理，最终实现了1453W的激光输出，工作面光斑尺寸为2.25mm×1.1mm，光功率密度达到5.87×104W/cm2。可应用于激光熔覆以及金属表面热处理等激光加工领域。