在激光加工领域,需要将激光聚焦到目标处来获得高功率密度的光斑。从激光器出射激光,到激光聚焦系统,到激光在自由空间传输,再到目标处激光光束质量的评价,涉及了大量参数选择及结构设计等问题。准单模光纤激光由于可以获得较高的功率在激光加工中被广泛使用,但光纤中存在多种模式,高阶模的存在会影响光束质量。本文以准单模光纤激光中的混合模式为例,对混合模中基模占比及模间相位差对聚焦特性的影响进行分析,并且结合具体的聚焦系统,研究了光学元件吸热后热变形对聚焦特性的影响。利用平均功率密度、M~2因子及焦点偏移作为光束质量评价标准,对聚焦后的光束质量进行评价。本文包含的主要研究内容如下:1、以准单模光纤激光中的LP01模、LP11模和LP02模为例,研究非相干叠加和相干叠加情况下,光纤混合模式中基模占比和模间相位差对激光经理想光学系统的聚焦性能的影响,并利用平均功率密度、M~2因子和焦点偏移评价聚焦后的光束质量。结果表明,非相干叠加时混合模的聚焦特性随基模占比的增加逐渐变好;相干叠加时,当相位差取不同值时,聚焦光斑的平均功率密度随基模占比的变化存在极大值,平均功率密度、M~2因子及焦点偏移随相位差的变化存在周期性,合理控制基模占比和模间相位差,可以提高平均功率密度并且减小焦点偏移。2、根据实际应用中聚焦系统的指标给出了三种光学系统模型,利用聚焦光斑尺寸、波前图和衍射包围圆能量对聚焦系统的性能进行评价。由于双镜系统具有结构简单、聚焦光斑尺寸小、波前差小及能量集中度高等特点,选择该系统作为本文仿真中使用的光学系统模型。并且研究了聚焦系统中光学元件吸热后变形对混合模聚焦特性的影响。分析了热效应影响下,混合模聚焦后平均功率密度、M~2因子和焦点偏移的变化规律。仿真结果表明,热效应的存在使得聚焦光斑平均功率密度下降、M~2因子增加、焦点偏移增加,聚焦效果变差。3、为了验证仿真中混合模的聚焦特性以及热效应影响下聚焦特性的结果的准确性,我们搭建了准单模光纤激光聚焦效果的测试平台。实验结果表明,实验测得的准单模光纤激光聚焦后的M~2因子与仿真结果相近。高功率激光辐照光学系统后测得的M~2因子增大,聚焦光斑平均功率密度降低,这与仿真数据趋势一致。由于光纤激光器的光纤质量变差并且光学系统存在加工装调的初始像差等因素,实验结果存在一定误差,实验方案有待完善。