半导体激光器(LD)的众多应用领域，如材料加工、DPL和光纤激光器泵浦都要求很高的亮度。提高功率，减小光束大小及立体角可提高亮度。为了使输出功率达到百瓦以上，采用高填充比(多发光区)的面阵LD，经过快慢轴准直透镜后，光束在两个方向发散角大大减小，然而其构成方法使得其在快轴方向的一个周期内依然存在发光死区。　　 本文在比较几种现有消除发光死区方法的基础上，提出了一种基于折射原理的方法，并从高填充比面阵LD慢轴准直、消除死区的设计、仿真和实验等方面开展了深入的研究工作，使现有面阵LD的光参数积(光束质量)达到极限，在提高亮度的同时十分有利于后续工作，如整形、聚焦及光纤耦合。在研究高功率面阵LD的结构和输出特性的基础上，根据半导体激光器光束准直理论，对于构成面阵LD的高填充比LD bar，设计了快慢轴方向准直透镜，通过优化，得到了准直效果较好的光束，采用光学设计软件进行模拟，结果表明快慢轴方向发散角从40°×10°减小为0.2°×5°，准直效率为99％。对于面阵LD快轴方向存在的发光死区，提出采用平行平板阵列的方法来消除，介绍了其基本原理，然后给出了平行平板的设计方法。针对四条LD bar构成的面阵LD，设计了平行平板阵列，采用光学设计软件模拟了光束通过平行平板阵列前后的变化情况。模拟结果表明，平行平板阵列消除了面阵LD快轴方向的发光死区，光斑总尺寸从6.5mm×10mm压缩为3.5mm×10mm，光参数积从5.7mm mrad减小为3.1mm mrad，其效率为98％，总效率为97％。搭建了平行平板阵列消除发光死区的实验平台，实验结果表明光束总尺寸从6.1mm×10mm压缩为3.5mm×10mm，其效率在86％～87％之间。实验结果有力证明了模拟结果。分析了器件的反射、制作误差及光学系统装调误差对系统的影响。