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建立了光束质量控制的数学模型，提出了一种可定量评价光束质量的参数优化选择方法。针对激光测头进行了两片式光束质量控制光学系统的优化设计，并与光束聚焦控制、准直控制方法进行对比实验。激光结果证明：该优化光束控制系统在测量范围内既保持了光束的均匀性，光斑尺寸较小（光腰尺寸为34um），又保证了光束的精细度，有效地抑制了光束质量引入的测量误差，在±5mm测量范围内，其均方根误差仅为6．3um，测量精度明显优于聚焦控制和准直控制系统。