近年來，DOE在激光材料加工中已經取得了重要應用，許多基于DOE的新工藝被開發出來，替代了傳統的激光加工工藝。在太陽能光伏和芯片半導體領域，光束整形和勻化技術發揮了的作用，在其它的一些領域DOE也取得了的應用，例如激光切割，激光焊接，激光打孔，激光薄膜剝離，激光表面處理和激光燒蝕。

激光剝離

激光剝離也稱為LLO，是一種選擇性地將一種物質從另一種物質中去除的技術。激光束透過透明材料被背面的相鄰材料吸收，例如藍寶石上的GaN玻璃去除。激光剝離分離工藝允許處理大面積產品，具有很高的性和重復性。因此，在LED、電視和移動設備的顯示器行業中，激光玻璃用于分離發光薄膜是非常普遍的。

激光剝離用到多的衍射元件是光束整形器。Leanline是一種光束整形模組，用于將多模圓形輸入光束轉換為窄激光線，特別是在UV和綠色波長(343、355和532 nm)中，可以定制任何波長從193 nm深紫外到1600 nm紅外激光器。利用這種解決方案，使用較低功率的多模激光器就可以在一條細線上實現功率密度分布。

激光表面處理，激光表面改性

激光表面處理就是在特定的氣體環境中，利用高功率密度相干光與表面的相互作用而對表面進行改性。光束整形和勻化器常用于激光表面改性。

激光表面處理的一些典型用途是激光硬化和激光重熔。激光硬化是一種表面熱處理硬化的過程，材料在臨界溫度以上加熱一段時間，然后迅速冷卻，防止金屬晶格恢復到原來的結構，產生非常堅硬的金屬結構。激光重熔是另一種表面熱處理的。通過熔化溫度以上對成分表面進行短暫加熱，然后，熔體凝固并重新結晶，而化學成分沒有發生改變。

激光切割

激光切割是常用的激光加工類型，其采購高功率激光，通過光學系統和移動臺來對工件進行切割。激光金屬切割是在聚焦激光束的焦點處對材料進行局部加熱，使其高于熔點。由此產生的熔融物質被熱氣流帶走，從而達到切割效果。金屬切割尤其需要高功率激光，一般激光功率可能達到幾千瓦甚至幾萬瓦。采用激光整形或勻光片可以實現不一樣的能量分布，達到特定的激光切割效果。

激光玻璃切割通常是用紅外波段的高功率激光完成的。由于玻璃在大多數波長中的光吸收能力很弱，所以需要更強的激光來切割玻璃。通過使用長焦深DOE，能量很好的分布在切割深度方向上。與傳統激光切割不同的是，使用長焦深DOE可以使得切割區域更加平滑。

激光燒蝕

激光燒蝕技術已被應用于納米材料的制備、金屬薄膜和介電薄膜的沉積、超導材料的制備、金屬零件的常規焊接和鍵合、MEMS結構的微加工等領域。其是一種用高能短脈沖激光照射固體或液體表面，對材料表面進行燒蝕的工藝。
光束整形器和螺旋相位板可以形成自定義形狀，邊緣陡峭的光斑，這種光斑可以對加工產品進行的燒蝕。螺旋相位片參數的渦旋光束已經被用于激光燒蝕這種當中。