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。非球面的設計原理是：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)的導數(shù)等于相應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

Frieden提出的雙分離透鏡系統(tǒng)具有能量轉(zhuǎn)換率高、可實現(xiàn)任意波前變換及同軸等優(yōu)點，但當時的技術條件很難實現(xiàn)這種復雜的非球面面型加工。之后出現(xiàn)了許多改進系統(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計系統(tǒng)，雖然元件個數(shù)有所增加，但每個元件均由球面構成，降低了制作難度等其他改進方法。

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行疊加，以此消除激光光束分布無規(guī)則的影響，實現(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；又因為它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