随着激光在各工业领域的应用越来越广,其独特的双曲线传播方式与高斯分布的波前振幅,都给激光的应用带来了很大限制。在全息术、激光投影、激光印刷等领域,都要求激光光束光强均匀分布。为操纵微观粒子,需要以激光导管、激光镊子作为工具,要求激光束为空心环状光束,这就需要对激光束进行整形。随着半导体技术的发展,对激光束的实时整形需求也更为急迫。二元光学元件(BOE)体积小、重量轻、衍射效率高、基底材料选择范围广、易与其他光电器件集成,理论上能实现任意波前变换,非常适合应用于激光束整形领域。本文对各类优化设计理论算法进行了分析,在MATLAB中进行了模拟,比较了算法的优缺点,对现有优化算法进行了改进。提出了GS算法和平滑修正法相结合的混合算法以及改进的平滑修正法,在保持顶部均匀性前提下提高了能量转换效率,在极坐标下得到了高质量的均匀圆光束和空心环形光束输出。针对工艺可实现要求,本文对优化算法得出的精确相位进行了拟合。分析了元件半径、采样点数和初始半径与拟合精度之间的关系。在Zemax中得到了合理的BOE相位结构,输出光束满足设计要求。为利用液晶空间光调制器(LCSLM)的实时调制特性,本文分析了其相位调制模式的特点,提出了用LCSLM模拟二元光学元件的方法,实现对激光束的实时整形。为适应LCSLM对BOE相位的近似模拟,本文提出相位混合算法(PMA)与平滑修正法相结合的混合优化算法,对激光发出的高斯光束进行整形,得到了均方误差和顶部不均匀度均明显降低的等光强分布。搭建实验光路,获得了光强均匀的圆光束和方光束输出。得到的输出光束顶部不均匀度和均方误差都低于5%,在有效范围内,能量集中度在90%以上,说明了整形方法的实时、可控、高效。