本发明公开了一种单镜环形光斑光学系统，属于激光加工领域，包括：组合环形光斑镜，组合环形光斑镜用于通过其反射面对输入光束进行准直后，将输入光束的分布模式改变为预设光斑分布模式，并聚焦到后焦面上，在后焦面上得到目标组合环形光斑；其反射面形状通过以下方式确定：基于预设准直焦距、预设聚焦焦距和目标光场的预设光斑分布模式，确定入射光场与目标光场能量分布的映射关系，并结合等光程原理，构建目标组合环形光斑所对应的反射面形状的曲面方程；本发明仅通过一个组合环形光斑镜即可实现光束的准直、整形与聚焦，从激光光源直接得到环形光斑，无需其他光学元件，能够以更少的光学元件更精简的光路结构，实现组合环形光斑的输出。