为了大功率激光设备工作时，减小高斯光束束腰半径外低能量所产生的边缘效应，避免出现毛边、搭接痕迹明显等问题，需要对它进行光束整形设计。针对大功率激光光源特性(输出平均光功率为500 W，脉冲宽度为130~160 ns，重复频率为20~50 kHz，波长为1 064 nm，功率调节范围为10%~100%)，为了减小系统的复杂性，提高激光能量的利用率，采用伽利略式非球面透镜整形系统进行参数优化；选取平顶洛伦兹模型为物理模型，根据能量守恒定律求得入射光与出射光之间的映射关系；采用光学软件对系统的结构参数和非球面系数进行优化。计算平顶光束在出射距离20，30 mm时的输出能量均匀度。结果表明：系统的工作焦深在20~30 mm时，平顶区激光能量均匀度均大于78.0%。以锈蚀的低碳钢板为作用目标进行了激光清洗实验，光斑作用区域内，激光与物质相互作用均匀，证明本设计能满足大功率激光使用环境的要求。
