大功率半导体激光器具有体积小、重量轻、光电转换效率高、使用寿命长等特点,使其在工业及军事等领域具有广泛的应用前景。但是,由于目前大功率半导体激光器自身波导结构的限制,其输出光束在快轴和慢轴方向上是像散光束,在快轴方向发散角达到80°左右,在慢轴方向光束发散角也达到10°左右,这严重限制了大功率半导体激光器在许多领域的应用。本论文在查阅了国内外半导体激光光束准直技术发展现状的基础上,根据大功率半导体激光器光束特性和现有的激光光束质量评价方法,针对半导体激光一维阵列,采用非球面平凸柱透镜和球面平凸柱透镜阵列分别准直光束快轴和慢轴发散角。采用高斯光束q参数结合ABCD矩阵进行了高斯光束的准直分析,根据几何光学成像条件,推导了快轴准直镜的初始结构,得到了快轴光束准直后发散角1.7 mrad的结果,分析了慢轴准直镜的限制条件,采用zemax优化,获得了光束准直后发散角1.12 mrad的准直镜参数。同时,开展了非球面平凸柱透镜准直半导体激光一维阵列快轴光束发散角的实验研究,实验获得了准直后快轴光束发散角4.7 mrad的结果,为后续半导体激光光束准直镜的装配摸索了工艺实现过程和工艺参数。根据工程应用需要:实现半导体激光器单个发光单元在0.5 ~ 5 m范围内快轴和慢轴光束光斑均小于5 mm的指标。鉴于微透镜准直需要高精度安装和检测设备,开展了传统球面透镜组准直单个发光单元快轴和慢轴光束的实验研究。采用3片球面平凸柱透镜实现光束快轴准直和采用1片球面平凸柱透镜和光阑实现慢轴光束准直。最后,论文分析了准直镜安装位置精度、激光波长、工作温度和透镜材料等诸多因素对准直效果的影响,为下一步半导体激光快轴准直镜的设计、制造、装调奠定了基础。