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近年来,半导体激光器逐渐成为一种优良的大功率激光光源,其功率大、体积小、寿命长且电-光转换效率高等特性使其在诸多领域的应用中占据优势。然而常用的大功率半导体激光阵列光束质量很差,通常为数百倍甚至数千倍衍射极限,因而需要采用一些方法提升其光束质量,其中一种有效的方法即为光谱合束。本文的主要内容如下:(1)探讨了大功率宽条半导体激光器的理论模型并分析了巴条的基本参数,为后续仿真提供了理论依据;分析了外腔-光栅光谱合束系统的原理并讨论了典型合束结构存在的问题与现有的改进方案。(2)针对光谱合束系统的重要元件进行了仿真、优化与分析;比较了两种快轴准直微透镜的准直效果;分析了装调误差的影响;分析了慢轴准直微透镜阵列准直效果并探讨了应用局限性;分析并优化了光束旋转元件并探讨了多种类型光束旋转元件存在问题。(3)对5发光单元的mini巴条采用典型光谱合束结构进行了仿真,得到了慢轴方向M~2约20.09,快轴方向M~2约1.039的mini巴条合束光;比较了球面变换透镜和非球面变换透镜对合束质量、反馈效果的影响;探讨了变换透镜的装调误差对反馈效果的影响;设计了大功率mini巴条堆栈的合束系统,得到了3.08×10~4W/cm~2/sr的高亮度输出光;分析了标准1cm巴条采用典型光谱合束结构时光束质量下降和反馈效果变差的原因。(4)针对标准1cm巴条合束系统进行了四种新型合束光光束质量、反馈效果改进结构的设计、仿真与分析,其光束质量均接近单发光单元的光束质量且反馈效果良好;比较了四种新型改进结构的优劣势;利用望远镜谱宽压缩结构得到谱线宽度为7.8125nm的19个单元的合束光;利用双光栅谱宽压缩结构得到谱线宽度为15.36nm的19个发光单元的合束光。