用光纤来传输大功率固体激光使固体激光在激光材料加工领域的应用进入了一个新的阶段,大功率固体激光与光纤传输系统的结合有利于提高激光加工系统的自动化程度和柔性.光纤传输系统的目标总是希望激光能量能够有更高的传输效率.在光纤自身损耗已经很小的情况下,影响传输效率的主要因素是激光与光纤的耦合损失.在满足激光光纤耦合条件的情况下,激光与光纤的机械对准误差和激光光束质量的下降导致了耦合损失,该文分析了它们对耦合效率的影响.对于大功率激光光纤耦合系统来说,光纤输出激光的光束质量也是非常重要的,它影响着激光加工的质量.对于激光光纤耦合系统的设计来说,首先要对大功率Nd:YAG激光的耦合聚焦特性进行研究.当Nd:YAG激光器工作在高泵浦功率时,由于Nd:YAG激光器工作物质的热透镜效应使得谐振腔输出的激光为多模激光,随着泵浦功率的增大,激光光束发散角随之增大,焦深随之减小.运用多模激光束的传输变换理论,分析了大功率Nd:YAG激光的光束质量变化对光学耦合系统的影响.激光光束质量的变化导致了单透镜的聚焦光束的束腰半径和束腰位置都发生变化,选取合适的聚焦镜的焦距可以适应激光功率变化,得到满足激光光纤耦合条件的聚焦光斑.针对大功率激光光纤耦合的特点,设计了特殊结构的耦合器,并在耦合器的参数选择、光学设计、机械设计等方面进行了优化,保证了激光与光纤的对准,避免了激光对耦合器件的损伤,最后进行了激光光纤耦合的实验研究,并对实验结果进行了分析,实验结果和理论计算结果一致.