高功率半导体激光器是激光加工产业最有潜力的光源，高功率高光束质量的半导体激光器将在激光切割、激光焊接等领域得到越来越广泛的应用。本论文设计了一套针对激光切割焊接应用的高功率半导体激光器系统，深入研究了其中的偏振合束和波长合束系统，得到了高功率的激光输出。主要内容如下：　　（1）分析了几种常见的提高半导体激光光束质量和输出功率的整形方法和合束技术，在此基础上提出了一套完整的基于单管的半导体激光器系统设计方案。通过偏振合束和波长合束系统成倍增加激光输出功率，功率能达到1000W。　　（2）设计了基于DL单管的偏振合束系统。利用快慢轴准直和阶梯镜整形法，将20个DL单管组成一个半导体激光器模块，然后通过半波片改变其中一个激光模块的偏振态后与另一相同波长激光模块进行偏振合束。　　（3）搭建了基于DL单管的半导体激光器偏振合束实验平台，并对915nm激光器模块的偏振特性进行了测量，激光器模块的偏振度为94%~96%，且随电流增加略微降低。完成了两个200W激光模块的偏振合束实验，整体合束效率在91%以上，最高合束输出功率达到了365W。　　（4）提出了基于PTR体光栅的半导体激光915nm、940nm和980nm三个波长的合束方案，并通过数值仿真，研究了光栅制作参数对其波长选择性和角度选择性的影响。当光栅的厚度为t=0.8mm，空间频率为f=1000/mm，折射率调制浓度为δn=600ppm时，光栅的波长选择性范围为4nm，角度选择性范围为74mrad，峰值衍射效率为100%（不考虑光栅吸收），能够很好地匹配本实验所用DL单管的线宽和发散角，以获得较高的整体衍射效率，同时又能避免过大的旁瓣高度影响其他波长的选择。