近年来,随着激光技术的发展,激光加工的能力不断增强。但现有激光打孔装置较多地采用扫描切割加工的方式来实现较大孔径的加工且加工表面不光滑,本文研制的多功能激光加工装置就是利用光斑大小可控的激光刀具可实现不同规格的打孔、切割、焊接等多项加工要求之间的切换,与普通激光加工设备相比,具有加工孔径适用范围广、加工尺寸可定量调整,加工效率高,成本低等优点。本文主要对多功能激光加工系统的光学部分进行了深入研究,分别从扩束准直系统、正负轴棱锥透镜组合系统、聚焦透镜系统和图像处理系统等四部分内容进行了深入分析和研究。主要的研究内容为:1.利用He-Ne激光定位,CO₂激光打孔,两种激光束采用同轴耦合。文中探讨了632.8nm激光和10.6μm激光的光束特性,根据理论推导,利用倒置的望远镜系统进行了扩束准直,满足实验要求。2.利用无衍射光束中心光斑尺寸小且不随传播距离变化的特点,采用锥形透镜法,通过调整正、负锥镜的间隔距离,改变聚焦透镜的焦距,实现多种形式的光束变换。根据理论和实验结果得出:聚焦透镜的焦距越大,出射光束的环径越大;反之亦然。3.利用ZEMAX软件对整个光路进行仿真和设计,结合像差理论,对各种像差进行了深入分析和讨论,并进行相应的优化处理。对课题设计的光学系统进行了实验,得到了较满意的实验结果,证明了设计的可行性。同时论文还分析了系统的不足之处,提出了改进的方法。