针对目前实现光场传输的两种算法无法同时满足运算速度和精细度的问题，提出了矩阵相乘算法，阐明了其实现思想，推导了其实现过程。结合激光相干合束实例进行了仿真分析，结果表明，对于六路高斯光束的相干合束，快速傅里叶变换算法耗时短，但无法得到精确的计算结果；积分算法和矩阵相乘算法均可获得远场准确的光强分布，但积分算法需耗时15.7 h，而矩阵相乘算法仅需2 s，提高了运算效率。证明了矩阵相乘算法具有快速、准确的优点。

针对传统的二次非球面折射型激光扩束器存在不易加工、装调困难、体积大、重量大，特别是难以获得高填充比阵列透镜等不足，提出了一种利用衍射型台阶化面型近似二次非球面的激光扩束器方案，结果表明：对于典型的束腰半径为2 mm的高斯光束，衍射型激光扩束器可实现2.8倍的理论扩束比。为了保持扩束过程中激光模式的稳定性，提出了不同区域给定不同台阶数的两类复合结构，解决了扩束过程中保真度和二元衍射元件加工特征尺寸无法同时满足的问题，改进后的系统保真度达95.82%，各区域最小光刻线宽均大于2 μm，能够满足现有光刻加工技术要求。对影响系统保真度主要误差的分析结果表明：离轴误差在-1~1 mm，目镜和物镜倾斜误差分别小于0.1 mm和1.68 mm时，系统保真度仍大于95%，方便装调。