半导体激光器作为一种空间通信中的新型光源,具有结构简单、体积小、寿命长,价格低等优点。但由于其自身结构的问题,边射半导体激光器的有源宽度远大于厚度,以致于在平行于结平面和垂直于结平面上的发散角极不对称,远场呈现狭长的椭圆光斑,并且还带有初始象散,光束质量差,严重影响了半导体激光器的应用。近年来,国内外的许多学者或科学家都致力于激光束的整形准直技术,期待可以有效提高光束质量及能量利用率。在那些对准直精度与能量要求不高的应用中,采用低成本的球面透镜组即可实现光束的准直整形,而在那些对准直精度与能量要求比较高的应用中,非球面透镜则有着无法替代的优势,所以本论文提出了两种基于非球面透镜的准直整形方案。方案一是两个非球面透镜的组合,其中,第一透镜的前表面实现光束的准直,后表面及第二透镜联合来压缩快轴光束。方案二是根据透镜与棱镜结合的思想,组合成一个特殊透镜,其前表面用来准直激光束,后表面用来压缩其快轴光束。论文主要工作如下:(1)综述了半导体激光器的作为空间通信中的新型能源的研究背景及意义,概述了其发展历程及目前激光束准直整形的研究现状。(2)从半导体激光器的工作原理出发,分析其远场光束特性,即半导体激光束是带有初始象散的高斯光束,进而推导了高斯光束在空间传播的规律及光学系统对高斯光束的准直变换理论,概述了目前常用的光束质量评价参数及一些经典的准直方案。(3)提出了两种采用非球面透镜实现的激光束的准直整形方案,每个方案都分别从弧矢平面和子午平面入手进行了理论分析,推导出每个非球面透镜的曲面参数,并采用MATLAB程序设计进行仿真验证。结果表明每个方案在理论上都达到了理想的准直整形效果,即实现了激光束的准直圆化,消除了固有象散,进而提高了能量利用效率。(4)对提出的两种准直整形方案做了系统分析,如透镜材料的选取、准直效果的影响因素及激光束通过系统的能量分布等。