半导体激光器价格便宜且其电光转换效率高,被广泛应用在民用经济和国防科技发展中,大功率半导体激光器与光纤耦合已在固体激光泵浦、激光加工、医疗手术、军事装备等领域中大量使用。但由于大功率半导体激光器的光束质量较差,使得在与光纤耦合时会有大量耦合损耗产生,制约了大功率半导体激光器的应用。柱状楔形透镜光纤在众多与半导体激光器耦合的方式中表现突出,凭借其独特的结构特点对半导体激光光束进行整形,提高耦合效率。本文主要讨论大功率半导体激光器与柱状楔形透镜光纤的耦合时,柱状楔形透镜光纤对整个耦合系统的影响。将傍轴近似下的光学矩阵理论引入分析柱状楔形透镜光纤耦合系统,基于高斯光束的ABCD矩阵理论运用MATLAB软件建立了大功率半导体激光器与柱状楔形透镜光纤耦合仿真模型,并在此基础上运用MATLAB中Guide技术设计了一款仿真软件,可用于大功率半导体激光器与柱状楔形透镜光纤耦合的仿真和设计。在对半导体激光器慢轴方向计算时加入了“虚光腰”的计算,使其更接近现实实验。在仿真方面还利用机械设计软件Solidworks设计了柱状楔形透镜光纤机械结构并放入光学设计软件ZEMAX中对其进行仿真。本文中设计的仿真软件由一个主界面和三个功能界面组成。在耦合分析界面中,通过输入大功率半导体激光器与柱状楔形透镜光纤的参数,可得到耦合效率的变化曲线。位移误差分析界面可以得到具体偏移位置的耦合效率变化与位移偏移误差对耦合效率的影响。角度误差分析界面可得到角度偏移误差对耦合效率的影响。对仿真软件测试,通过与实验数据进行对比,验证了基于ABCD矩阵理论开发的柱状楔形透镜光纤耦合系统仿真软件是合理可行的。本文通过仿真软件对柱状楔形透镜光纤结构参数对耦合系统耦合效率的影响进行分析,可以指导柱状楔形透镜光纤加工制作。