為了大功率激光設備工作時，減小高斯光束束腰半徑外低能量所產生的邊緣效應，避免出現(xiàn)毛邊、搭接痕跡明顯等問題，需要對它進行光束整形設計。針對大功率激光光源特性(輸出平均光功率為500 W，脈沖寬度為130~160 ns，重復頻率為20~50 kHz，波長為1 064 nm，功率調節(jié)范圍為10%~100%)，為了減小系統(tǒng)的復雜性，提高激光能量的利用率，采用伽利略式非球面透鏡整形系統(tǒng)進行參數(shù)優(yōu)化；選取平頂洛倫茲模型為物理模型，根據能量守恒定律求得入射光與出射光之間的映射關系；采用光學軟件對系統(tǒng)的結構參數(shù)和非球面系數(shù)進行優(yōu)化。計算平頂光束在出射距離20，30 mm時的輸出能量均勻度。結果表明：系統(tǒng)的工作焦深在20~30 mm時，平頂區(qū)激光能量均勻度均大于78.0%。以銹蝕的低碳鋼板為作用目標進行了激光清洗實驗，光斑作用區(qū)域內，激光與物質相互作用均勻，證明本設計能滿足大功率激光使用環(huán)境的要求。
