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透镜列阵常被用于改善高功率激光装置均匀照明系统焦斑空间强度分布的均匀性。将模拟退火算法引入透镜列阵的优化设计中，通过改变列阵元的尺寸及其正负透镜属性，在保证焦斑能量利用率的同时把焦斑的不均匀度从经典设计下的0.2268降低到0.1202，大大改善了远场焦斑的空间均匀性，并通过对比传统设计和优化设计下焦斑的功率谱密度曲线，分析了不同的设计结构对焦斑形态的影响。