傳（chuán）統的（de）光學係統設計通常利用（yòng）透（tòu）鏡的折射特性，但是對於需要在廣泛的激光波（bō）長範圍內實現多（duō）光譜（pǔ）成像的應用，基於透鏡的係統就明顯無法勝任了。相比之下，反射光學係統不但（dàn）能夠解決大功率多光譜傳輸，而且還能有效降低係統複雜度，節約本錢。
在激（jī）光（guāng）聚焦和多光譜成像應用中，折（shé）射式鏡頭的麵（miàn）型設計麵臨（lín）著兩大主（zhǔ）要挑戰：挑戰之一是散射，事實上這也是每種介質的固有特性，波長決（jué）定了光束（shù）通過鏡頭的速度。散射導致不同波長（zhǎng）的光線在聚焦時，焦點（diǎn）位置會有差異。複（fù）合鏡頭可以解決這個題目（mù）——通過選擇各種不同的材料做成鏡頭，由（yóu）於每種材料都具有不同的光學特性，因此彼此之（zhī）間可（kě）以互相平衡散射（shè）。
然（rán）而，這種方法隻能工作（zuò）在有限（xiàn）的波段，通（tōng）常是工作在一些（xiē）特殊波段，如可見（jiàn）光波段、近紅外（wài）波段以及（jí）短波紅外波段（SWIR）等。帶寬越寬，需要的元件就越多。這種折射方法除了需要花費更多的時（shí）間和本錢外，其光學透射範圍也會受（shòu）到各種鏡片的化學（xué）性質和固有特性的限製。
因此，這（zhè）便導致了折射係統的第二個缺點：吸收。在大功率激光（guāng）聚焦係（xì）統中，即使是很小一部分的光（guāng）能量被吸收，就可能導（dǎo）致鏡頭嚴重損壞。傳統的解決方案是選擇鏡頭材料以及鍍膜，以進步（bù）對（duì）應激光波優點的透射率。
不（bú）幸的是，當同時需要多（duō）譜成（chéng）像和大功率激光器時，這兩種解決（jué）方案並不能互相補足。在折射（shè）係統（tǒng）中，由於波段變寬，鍍膜所能夠達到的高透射任性能大大降低。因此對於一個傳統（tǒng）的鏡頭係（xì）統來說，要麽需要限製光譜範圍，要麽限製激光功率，這兩者不能同時滿足（zú）。
多透鏡（jìng）需求
突顯這種困境的潛伏本錢的一種應用是：在生產過程中檢測和修理平板顯（xiǎn）示。用可見光掃描整個平板表麵，以找有缺陷，一旦缺陷（xiàn）被識別（bié）出來，高功率激光束（通常由1064nm的Nd:YAG激光器輸出）就會對（duì）準缺陷部位進（jìn）行（háng）融化。對於服（fú）務於該應用的單獨光學係統，其必（bì）須在紅外（wài）波段和可見光波段（duàn）有著很高（gāo）的透射率。而且，係統必須要將紅外光和可見光聚焦在相同點，這樣才（cái）能（néng）保證激光束（shù）能夠可（kě）靠地投射到缺陷處。
即便是能夠找到合適的材料在如此寬泛（fàn）的波段都能提供優（yōu）良的透射性能（néng），如此複雜且要求苛刻的光學係統也會非常昂貴。因此，已經實施的解決方案就是使（shǐ）用兩組複合物鏡。第一（yī）組複合物鏡用於可見（jiàn）光掃描，通常結合氦氖激光器光斑通過係（xì）統（tǒng）透射用於（yú）準（zhǔn）直目的。當氦（hài）氖（nǎi）激光光斑指向缺陷部位時，透鏡係統的電動控製台就會移動（dòng）到此（cǐ）處，然後（hòu）用近紅外光來代替可見光路並進行激光往除。
由於需要多重鏡頭（tóu）組、電動（dòng）調（diào）整台等（děng），因此這種方案不但本錢高昂，而且（qiě）維修用度也非常高。近紅外鏡頭與可見光鏡頭不能夠（gòu）同時聚（jù）焦在相同的平麵，因（yīn）此係（xì）統的準直非常重要，以確保激光（guāng）燒蝕正常工作。
假如采用反射光學係統，則隻需要幾個光學元件就（jiù）能滿足（zú）該應用需求（qiú），由於反（fǎn）射係統不受波長約束。反射係統不會產生散（sàn）射；聚焦隻與幾何麵型有（yǒu）關係，因此（cǐ）不需要用多種元件進行校正。反射光路通過係統（tǒng）（取（qǔ）決於反射鏡的反射率（lǜ））與波長有（yǒu）關，但是波長對其產生的影響並不大。金屬反射膜的光譜範圍有10μm、20μm等，不同的材料有著不（bú）同的反射率，從而答應反射鏡處理從紫外（150nm）到短波紅外（20μm）波段的光。假如需要極高的反射率以避（bì）免激光內部熱源的影響，則需要特（tè）殊的激光膜層，以進步激光波優點的反射率，同時（shí）在其餘波段不會對係統的性能產（chǎn）生影（yǐng）響。
典型（xíng）的反（fǎn）射係統隻有幾個光學元件：一個主（zhǔ）鏡用來聚焦，一個（gè）二級反射鏡將光路進行轉折到更有利的位置。二級反（fǎn）射鏡由一個“三腳架”固定，並（bìng）用一個鏡筒來固定整個光（guāng）學係統。由於這種反射係統簡化了（le）光路，因此與折射係統（tǒng）相比，能夠大幅縮（suō）減本錢，而且可以使（shǐ）結（jié）構變得更加（jiā）緊湊，更加牢固，這是由於通過反（fǎn）射鏡的反（fǎn）射，係統的光軸發生變化（huà），從而減少了（le）係統（tǒng）的長（zhǎng）度。
例如，在麵板檢測以及維修時， 反射係統的優點能（néng）夠得到很（hěn）好的體現：隻需要一個鏡頭就能夠（gòu）代替折射（shè）係統的兩（liǎng）個鏡（jìng）頭，不需要安裝電動移位台器件，體積得到進一步（bù）縮（suō）小，降低了本錢，並（bìng）能夠進步產能，由於在使用時不再需要轉換物鏡。這種簡化版的光學設計（jì）同時意味著（zhe）係（xì）統調整變得更加簡單，比折射係統的投資回報率高（gāo）出了很多。
    設計考量
在多光譜應用中，反射（shè）光學係統比折射光學（xué）係統更易於設計和實施；然而，在選擇反射式（shì）物鏡時必須（xū）要考慮以下一些因素：第一就是選擇固定的係統還是可以調整的係統。固定版物鏡在工廠生產的時候就已調整（zhěng）到最（zuì）佳狀態，這種版本即使在震（zhèn）動以及意外碰撞下也不需要（yào）重新校（xiào）準。而（ér）且，由於固（gù）定版物鏡安裝要比可調整版更（gèng）結實可靠，即使從適（shì）當的位置跌落或掉落也不會影響其使用。
    使得係統更牢固、更緊湊（còu）
固定版鏡頭非常（cháng）適用於環境惡劣的產業（yè）應（yīng）用，在安裝時（shí）不需要調整。為了具體說明這種物鏡，開發職（zhí）員必須知道變化間隔——要麽（me）無窮遠或特殊的管長，以及蓋玻片厚度。一旦（dàn）布置好後，以後就不需要再進行調整了。
調整版反射物鏡可通過一個或（huò）兩個參數來調整：鏡筒長度可調，或校正由於蓋玻片的厚度變化（huà）而導致的球差。通常隻有鏡頭本身發生改變時才進行調（diào）整，但是，當主鏡和附鏡（jìng）之間的間隔發生變化時，也需要進行調整。廠商（shāng）通常在出貨前會將光學性能調整到最佳狀態，帶（dài）調整說明以及特（tè）殊部位說明，比如調（diào）整圖片。使用者（zhě）可將（jiāng）其安裝在（zài）係統中，可通過鏡筒長度和（hé）蓋玻片厚度（dù）進行調整，然後固定。
當調整型鏡頭（tóu）需要定期調整時，其可通過多重結構來調整，功能多樣。這種鏡頭為現貨供給，比如可與小於典（diǎn）型值長度（dù）的鏡（jìng）筒（tǒng）和蓋玻片厚（hòu）度配套使用，不需要添加其他配件及額外用度就（jiù）能夠滿足用戶的特殊需求。
無論是固定版還是調整版，在購買（mǎi）反射式物鏡（jìng）時都需要留意一些關鍵（jiàn）點。其中最主要的是二級反射鏡以及（jí）三角座（zuò）為成像帶（dài）來的陰影尺寸。二級反射（shè）鏡布（bù）局在主光路上，將不可避免地阻擋一部分光束通過係統，降低光束質量。三角座的三個腿可導（dǎo）致衍射效應（yīng），采用四腳直（zhí）行設計時情（qíng）況更為嚴重。四腿對稱設計各個腳都會導致衍射效應，而且會相互疊加。三腿彎曲設計會避免上（shàng）述缺（quē）陷，使光能（néng）透射更加均勻。
在使用反射物鏡時，另外一個（gè）需要考慮的因素（sù）是激光（guāng）功率。這種反射物鏡采（cǎi）用標準金（jīn）屬膜（mó）層，應（yīng）用範（fàn）圍廣，但卻並不是大功率輸出激光器的最佳選擇。在與高功率激光配套使用時，需要考慮膜層的損傷閾值。有些（xiē）廠商可以根據用戶的要求定製。
反（fǎn）射式物鏡可用於多種應用領域（yù），如激光退火或鑽孔（kǒng），可將可見光波長與紅外功率傳輸兩者相結（jié）合。使用一套光學係統（tǒng）就可丈量波長為190nm到（dào）1μm薄膜的厚度。隻要在傳感器（qì）的響應（yīng）範圍之（zhī）內，成像係統可涵蓋各種波長（zhǎng）範圍而不需要添加任何光學元件（jiàn）。