提出了一种用衍射微透镜阵列对面阵半导体激光光束进行匀化的方法，解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论，设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列，推导了半导体激光从输入面到输出面的光场计算公式。数值模拟了非成像型微透镜阵列光束匀化系统，并对其进行了实验验证。当衍射微透镜的口径为0.125 mm，相对孔径为0.1，相位台阶数为8时，测得焦斑在快轴方向的不均匀性为12.34%，能量利用率为96.6%；慢轴方向的不均匀性为5.42%，能量利用率为95.74%。实验结果与理论模拟的结果吻合，验证了衍射微透镜阵列光束匀化系统模型的可行性。
