在激光技术的许多应用领域中，光束质量至关重要。激光材料加工，光学信息处理、存储和记录，惯性约束聚变(ICF)以及激光的医学临床应用等领域都对光束质量有较高的要求；在非线性光学的频率变换技术中，要求抽运激光束强度均匀；在高功率固体激光器和放大器中，输入光束的不均匀性会导致非线性效应，使输出光束质量变坏，甚至损坏激光工作物质。激光光束质量不仅影响激光器的整体性能，也极大的制约了激光技术的应用水平。　　 通常激光器发出的激光束的空间强度分布呈高斯分布，即高斯光束，在很多应用中希望激光束是均匀分布。激光束空间整形正是借助于光束整形系统将高斯分布的激光束转变成局域空心光束或平项光束。从而改善光束质量。迄今已发展了多种转变高斯光束为平顶光束的技术方案。但我们针对高功率CO2激光束进行整形，由于红外材料的限制，本文的工作主要探讨了非球面伽利略型光束空间整形系统这一技术方案。　　 进行激光束空间整形，首先要对待整形的光束进行光束质量诊断，为此本文对光束质量诊断进行了相关研究，并利用热释电相机PyrocamlII测量了一台激光器的光束质量，并得到其腰宽。　　 全文共分五大部分：　　 第一章简要介绍了几种典型的激光束空间整形技术方案及其优缺点。　　 第二章介绍了基于几何光学原理建立的非球面伽利略型光束空间整形系统的数学理论模型，并对该理论模型的求解进行了研究。　　 第三章在前一章理论工作的基础上，结合工程中需要对高功率TEACO2激光器的输出光束进行整形，将束腰为8mm，整形扩束为直径25mm的平项光束输出，进行了相关设计以及相关的光束空间整形仿真分析，仿真分析结果表明可以获得令人满意的近平项光束输出。此外，探讨了透镜材料、波长、装调以及镀膜等因素对整形效果的影响。　　 第四章探讨了光束质量诊断方面的问题，并利用实验室先进的红外热释电相机对实际激光束进行了质量诊断检测。　　 第五章主要总结了全文的工作。