高功率CO2激光在诸多领域有着广泛的应用，但目前CO2激光器在功率方面已经达到了物理极限。激光合成技术作为一种新的高功率CO2激光获得方法，有着广阔的发展前景。同时，随着红外空芯传能光纤的发展，CO2激光的柔性传输也成为可能。本文正是在此背景下展开，利用空芯传能光纤的传输，将多束CO2激光在空间上进行非相干合束，达到功率叠加的效果。本文主要有以下内容:　　首先是查阅相关资料，了解常用的激光光束合成方法。结合CO2高功率合成的特性，选择非相干合成方式;　　其次是了解CO2柔性传输方式，即红外传能特种光纤，根据相关的性能资料选择华南师范大学特种光纤团队研制的GeO2介质膜红外空芯传能光纤用来传输CO2激光;　　分析光纤耦合的相关条件，根据所选的CO2激光输出参数和光纤的相关参数设计了一套基于单透镜聚焦的光纤耦合系统，并进行数值模拟保证激光能量能99％以上的进入光纤;　　根据空间对称性设计了正六边形外包络的7束光纤的空间结构，并根据光纤的传输性能对光纤端出射光斑进行了合理的推论和近似;　　结合本次设计的主要目的，即保持合成过程中的较高能量利用率，对中间过程进行了合理的能量外包络近似;结合几何光学近似和高斯光学的相关理论，设计了光束整形和聚焦系统。根据设计的系统参数，利用zemax软件的物理光学功能计算得到最终7束合成的输出光斑大小为直径0.45mm左右，能量集中范围与基模高斯光束相似。整个系统的能量利用率达到89％。　　结合7束合成的结构分布和光学设计，扩展推论了3束、4束和6束合成情况下的输出参数，并且数值模拟得到的光束能量分布与经报道的实验测试结果相吻合，得到了合成总功率的可选择性。同时证明了此次设计的合理性和准确性。