半导体激光器由于谐振腔结构的特殊性，发出的光束在快轴和慢轴方向发散角差异巨大——快轴方向可达40°以上，慢轴方向通常仅8°~10°，且存在固有像散，远场光斑呈明显的椭圆形。因此，必须通过光束整形将椭圆光束整形为圆形或接近圆形的光束。
在众多整形方案中，变形棱镜对（Anamorphic Prism Pair）因其结构紧凑、成本低、校准容错性好，成为一种经典且高效的选择。其由两个直角棱镜构成，通过折射作用重塑光束形态。核心原理并非聚焦，而是让光束在单轴方向发生偏折，另一轴向保持不变，从而补偿原始光束的双向发散差异。单个棱镜虽然可以改变单轴光束半径，但会同时改变光束传播方向，因此需要成对使用，在调控光束椭圆度的同时保持原始传播方向不变。
1. 光学系统整体布局
整个系统结构非常紧凑：左侧为激光光源，经过第一片准直透镜后光束被初步准直；随后进入由两个倾斜棱镜组成的变形棱镜对，对光束进行单轴放大/压缩；经过棱镜对整形后，光束从右侧以平行光输出。由于两个棱镜倾斜角度不同，光束在单轴方向上被拉伸或压缩，从而改变光斑椭圆度。
2. 系统参数与镜头数据设置
在Zemax序列模式下建模，使用物方空间NA作为孔径类型，孔径值设定为0.148。切趾类型选择高斯，切趾因子设定为2.4，契合激光光源的高斯光束特性。
镜头数据编辑器（LDE）中关键设置：表面2为光阑面（准直透镜第一面），使用H-Z系列玻璃；表面5-8为第一块变形棱镜，通过坐标断点和倾斜面构建棱镜的倾斜和位置，表面6倾斜X为41.300、倾斜Y为0.564；表面9-13为第二块变形棱镜，表面11倾斜X为-41.300、倾斜Y为-0.564，两片棱镜角度相互配合。在Zemax中构建棱镜对，核心在于坐标断点的正确使用——先通过坐标断点平移和旋转棱镜，再利用倾斜面定义棱镜的入射和出射角度。
3. 物理光学（POP）仿真结果
开启Zemax的物理光学传播（POP）功能查看光斑变化：经过第一片透镜准直后，光斑呈现标准高斯圆形分布，中心能量高度集中，残余发散角很小。经过变形棱镜对之后，光斑在Y方向被拉长、X方向被压缩，原本圆形的光斑变成椭圆形，成功实现单轴方向的光束尺寸变换。
在实际应用中，如果面对的是椭圆光斑，可以通过调整棱镜对的倾斜角度将其整形为圆形光斑；反之，也可以将圆形光斑整形为特定比例的椭圆光斑。
4. 设计要点总结
坐标断点方面，在序列模式下建模倾斜棱镜必须熟练使用坐标断点和倾斜面，注意倾斜角度正负号，两片棱镜角度需配合得当。棱镜角度优化方面，变形棱镜对的扩束倍率由棱镜顶角和入射角决定，在Zemax中可将棱镜倾斜角度设为变量，以输出光斑的X/Y尺寸比例为优化目标。
内容来源：邑大蜗牛工作室
