针对2750　W直接大功率半导体激光堆栈输出的矩形光斑,设计了一种长焦距光学系统用于激光材料加工.首先,对整形光路进行了理论分析,利用倒置开普勒望远系统原理对慢轴光束进行扩束和准直,再利用聚焦镜实现快慢轴同步聚焦.推导出了快慢轴聚焦光斑大小的公式并计算出焦深理论值,分析了聚焦光斑大小的影响因素.接着,用ZEMAX软件模拟了LD　stack光源和整个光学系统并进行了光线追迹,得到了模拟的光束变化形式及聚焦光斑尺寸.最后,进行相应的实验验证,实现了1.5　mm×4.0　mm的焦点光斑,焦距250　mm,焦深18.6　mm.讨论了整个聚焦光学系统性能的优缺点以及今后的改进方向.这种聚焦方法可以得到长焦距高功率密度聚焦光斑,满足激光熔覆、表面处理等工艺对光源的要求.