世界上第一台半导体激光器诞生于上世纪60年代初期,经过将近半个世纪的发展,半导体激光器的性能和技术已经得到了很大的提高。激光二极管(LD)作为半导体激光器家族中的一员,具有体积小、重量轻、功率转换效率高,可以通过改变温度、掺杂量、磁场、压力等实现调谐和调制,并且使用寿命长、成本低、易于大量生产等优点,因此应用范围非常广泛。在光纤通信、医疗设备、光存储、激光打印、固体激光器泵浦、航天、军事等各个科技领域都有激光二极管的身影。然而,激光二极管的远场光斑形状呈椭圆形,这给应用带来很多不便,必须通过光束整形来改善其光束质量。为此,激光二极管光束整形技术一直是伴随着半导体激光器发展的一项热门研究课题,同时也诞生了例如非球面透镜、自聚焦透镜、二元光学器件、等腰直角棱镜、阶梯镜、微片棱镜堆等种类繁多的整形器件。这些器件在光束质量控制上可以取得一定效果,但是仍然不能满足人们对激光二极管光束质量的苛刻要求。本文对近年来出现的整形方法及器件做出了归纳和分析,对其各自的优缺点进行了比较,在此基础上提出了一种用于光束整形的新型变折射率正交微柱透镜阵列,对其整形原理、成像特性进行了较深入的理论和实验研究,得到了和理论设计符合较好的实验样品。本文共分六章。第一章介绍了激光二极管的发展、应用和光束整形的意义,对比分析了目前常用的光束整形方法,并提出了变折射率正交微柱透镜的整形思想;第二章讲述了离子交换理论;第三章对变折射率正交微柱透镜的成像特性进行了理论分析;第四章讨论了变折射率正交微柱透镜的制作工艺;第五章对透镜的性能参数进行了测试;第六章得出结论及展望。