Frieden提出的無能量損失的相位型光束整型系統(tǒng)是針對單模激光光束，且整形效果好。這種系統(tǒng)通過一個平一凹非球面鏡和一個平一凸非球面鏡的非球面透鏡結(jié)構(gòu)將高斯分布的激光光束調(diào)制為均勻分布。如圖1.2所示。非球面的設(shè)計(jì)原理是：根據(jù)能量守恒原理建立輸入非球面光線和輸出非球面光線之間的映射關(guān)系，來確定折射光線的方向余弦：建立光線輸入非球面相位函數(shù)的導(dǎo)數(shù)等于相應(yīng)光線的方向余弦方程，求解方程即可得到相位函數(shù)。

圖1.2 非球面透鏡組整形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Frieden提出的雙分離透鏡系統(tǒng)具有能量轉(zhuǎn)換率高、可實(shí)現(xiàn)任意波前變換及同軸等優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)時的技術(shù)條件很難實(shí)現(xiàn)這種復(fù)雜的非球面面型加工。之后出現(xiàn)了許多改進(jìn)系統(tǒng)：Shafer試圖利用雙膠合球面鏡代替系統(tǒng)中的非球面鏡，但帶來的缺點(diǎn)是影響了輸出光束質(zhì)量；Hoffnagle和Jefferson峭J利用兩個平一凸非球面鏡系統(tǒng)，一定程度上降低了元件的制作難度；Evans和Shealy利用三個漸變折射率鏡片設(shè)計(jì)系統(tǒng)，雖然元件個數(shù)有所增加，但每個元件均由球面構(gòu)成，降低了制作難度等其他改進(jìn)方法。

微透鏡陣列又稱為蠅眼透鏡，是為解決多模激光束的整形問題由Dickey等人在2000年首先提出。之后還提出了有圓柱體透鏡陣列、光楔聚焦陣列等。如圖1.3所示。這種類型的陣列系統(tǒng)是由兩部分組成：第一部分是多個焦距和尺寸相同的小透鏡組成的微透鏡陣列，該陣列將激光光束進(jìn)行分割；第二部分是球面聚焦透鏡，球面聚焦透鏡將微透鏡陣列分割為些許子束進(jìn)行疊加，以此消除激光光束分布無規(guī)則的影響，實(shí)現(xiàn)了均勻照明。由于陣列表面有空隙，微透鏡邊緣要發(fā)生菲涅耳衍射，能量會有所損失；又因?yàn)樗�是通過子波的疊加產(chǎn)生均勻分布，所以要在靶面上不可避免的產(chǎn)生干涉條紋，該干涉條紋影響了整形效果。

圖1.3微透鏡陣列整形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)