Исследованы условия возникновения каустик при продольном зондировании стратифицированных оптически неоднородных сред структурированными лазерными пучками, визуализирующимися в сечении как семейство геометрических фигур. Показано, что в плоскости наблюдения на выходе из среды проекция каустической поверхности отображается как огибающая экстремумов рефракционного смещения элементов структуры пучка. Данный факт позволяет экспериментально определять положение каустики без регистрации распределения интенсивности в рефракционном изображении. Регистрируемые геометрические параметры каустики используются для решения обратной задачи рефракции в целях реконструкции физических характеристик среды, обуславливающих неоднородность показателя преломления. Описана экспериментальная схема установки для визуализации картин рефракции структурированного лазерного излучения в диффузионном слое жидкости.