本实用新型提供一种输出矩形光斑的长工作距离内孔熔覆光学系统，解决现有激光熔覆设备对于孔类零件内孔表面熔覆无法进行有效加工的问题。该系统包括壳体、沿光束方向依次设在壳体内的光束变换传输组、光束能量变换及整形分系统、光束变向优化组，壳体上设通光孔，光束变换传输组包括1～6个透镜，用于将光纤输出光束进行横截面尺寸及光斑形状调整变换，可进行远距离传输；光束能量变换及整形分系统包括光束能量变换组和光束整形组；光束能量变换组包括1～4个阵列透镜，用于对传输光束能量分布进行调整变换；光束整形组包括1～4个变换透镜，用于对光束形状进行整形变换将传输光束变换为矩形光斑；光束变向优化组用于改变光束传播方向及优化光束能量分布。