半导体激光器在激光扫描中得到了广泛应用，但由于其快慢轴发散角差异较大，需要进行光束整形。为提高线阵半导体激光器的光束均匀性，并满足小型扫描成像系统的微型化需求，提出一体化透镜阵列光束整形系统设计方案。系统采用一体化非球面透镜对高斯光束进行整形，快轴进行准直，慢轴进行扩束，能够获得高长宽比、光强均匀分布的线光束。理论分析一体化非球面透镜阵列进行准直扩束的原理，依据费马原理确定系统初始结构参数。利用光学设计软件对系统进行仿真优化，得到快轴发散角为2.8 mrad、慢轴发散角为48.93°（长宽比为325）、能量利用率为88.79%、能量均匀度为94.51%的线光束。结果表明，此方法整形效果理想、结构简单、体积小，符合未来光束整形系统微型化的发展趋势。

为了使线阵半导体激光器光束能更好应用于激光远程无线电力传输, 设计了基于光楔-曲面镜-棱镜组的线阵半导体激光束整形系统, 采用数值计算方法, 取得了系统中各元件的参量及理论整形效果。在此基础上加工出实物元件, 搭建整形系统。实验中测得整形后的激光光斑尺寸为9.9cm×9.6cm, 能量均匀度为68.9%, 系统能量传输效率为71.3%, 光束质量可满足接收端的光电池对激光空间均匀性的要求。最后分析了仿真系统与实验系统间产生差异的原因。结果表明, 该系统可同时实现激光束阵列快轴和慢轴方向的扩束与准直, 并能够调节输出光斑的形状及光强均匀度, 且采用光学元件数量较少。光电池组件是激光无线电力传输过程的关键元件, 该设计对激光转换效率的研究有较重要的实用价值。

线阵半导体激光器(LDA)内部发光元周期排列，基于Talbot效应，改进传统Littrow外腔窄线宽系统，在Littrow外腔中置入反射率为20%平平镜构成Talbot外腔以进一步窄化激光器输出谱宽，并将外腔窄线宽输出通过铷池进行吸收实验。实验结果表明：铷池对Tablot外腔输出吸收系数比Littrow外腔吸收系数相对提高42.9%，说明Talbot外腔能有效提高外腔输出谱宽的均匀性，提高半导体激光器泵浦效率。

设计并研制了一种多线阵半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用了分子束外延方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料，激光器模块采用6只准直的线阵半导体激光器，器件腔长为1.2 mm，单个发光单元宽度为100 μm，发光单元周期为500 μm，单线阵器件包括19个发光单元，单线阵器件的连续输出功率为50 W，每只单线阵器件的准直输出光束经过空间合束后再通过光束对称化变换实现了多线阵器件输出的高光束质量功率合成，采用平凸柱透镜实现了合束光束与400 μm芯径、数值孔径0.22石英光纤的高效率耦合，整体耦合效率达到65%，最大耦合输出功率达到195 W，光纤端面功率密度达到1.55×105 W/cm2.