半导体激光器(LD)具有体积小、重量轻、功率连续可调等优点,得到了广泛的应用。将LD输出光束准直后进行功率合成可以直接构成高效率的高能级光系统,但是由于LD波导结构的特点,其发出的光束具有较大的发散角(一般在垂直于结平面方向40°,平行于结平面方向10°)且存在着像散,因而高效率、高质量准直并非易事。由于二元光学器件具有体积小、重量轻、易于复制、可实现多功能集成等特点,特别适用于半导体激光器列阵的光束整形。因此我们选用二元光学器件来实现半导体激光器消像散准直的目的。本论文在总结国内外报导的各种整形方法的基础上,基于对半导体激光器远场分布的准确了解,为LD提供了一种二元光学消像散准直器件的设计方法,并给出了详细的设计原理及过程。当已知光束等相位面的具体分布(光束的像散因子也包含在其中),则以此为依据可得到二元光学器件的相位分布,使得经过此二元光学器件后,光束的等相位面成为平面,则达到了准直并且消像散的目的。此方法简单、直观,理论上具有很高的准确性和可行性。依照此方法得到的二元光学器件,其表面是具有多位相的浮雕结构。理论上器件的衍射效率在量化阶数为8时,可以达到95 %。本论文的研究结果为大功率半导体激光器的整形提供了新的思路,有重要的实际意义。