激光热处理是一种表面热处理技术。即利用激光加热金属材料表面实现表面热处理。由于激光加热的功率密度极高，工件传导散热无法及时将热量传走，使得工件被激光照射区迅速升温到奥氏体化温度实现快速加热；当激光加热结束，因为工件基体大体积中仍保持较低的温度，被加热区域通过工件本身的热传导迅速冷却，从而实现淬火等热处理效果，对零件进行表面强化。　　 激光热处理有着传统热处理无法比拟的优越性，例如它可以精确控制热处理区域以及工件变形小等。我国自20世纪70年代末研制成功千瓦级CO2激光器之后，激光热处理的工业应用取得了重要的成就。但是，时至今日，激光热处理在工业上的应用情况远远低于最初的估计，其中一个重要原因是光束的质量限制了激光技术的应用水平。　　 激光光束形状和能量分布直接限定了激光加工的应用。为满足不同的激光加工要求，必须对激光光束进行光束变换。激光束的光强分布以及光斑形状对激光热处理硬化层性能影响极大，一般要求光强均布的矩形光斑或宽带光斑；但是光强均布的激光束不一定产生均匀的硬化层，目前的激光热处理光束优化装置得到的是中间厚，两边薄的月牙形分布的硬化层。　　 为了改善激光热处理硬化层分布，在分析国内外激光热处理光束优化系统研究现状以及存在问题的基础上，提出了两种光束优化系统的设计方案，激光扫描环形光斑和线形光斑。建立了两种光斑温度场的数学模型，模拟其温度分布，得到了激光功率密度分布形状良好的激光束，从理论上说明了两种方案能够改善激光热处理硬化层分布及热作用效果。在理论分析的基础上，研制相应的光束优化处理装置。设计出的装置具有结构简单、调节精度高、运行平稳等特点，通过软件对该装置的模型进行运动仿真，优化设计。最后对装置进行原理性实验，分析聚焦光斑与扫描环形光斑在激光淬火中对材料的热作用效果，结果表明扫描环形光斑通过装置的高频扫描作用对材料的热作用效果有明显改善，满足激光表面淬火、激光熔覆等激光热处理的需要，有一定的应用前景。