傳統的光學係統設計通常利用透鏡的折射特性，但是對於需要在廣泛的激光波長範圍內實（shí）現多光譜成像的（de）應用，基於透鏡的係（xì）統（tǒng）就明顯無法勝任了。相比之下，反射光學係統不但能（néng）夠解（jiě）決大功率多光譜傳（chuán）輸，而且還能有效降低係統複雜度，節約本錢。
在激光（guāng）聚焦和多光譜成像應用中，折（shé）射式鏡頭的（de）麵型設計麵臨著兩大主（zhǔ）要挑戰：挑戰之（zhī）一是散射，事實（shí）上這也是每種（zhǒng）介質的固有特性，波長（zhǎng）決定了光束通過鏡頭的速度。散射導致不同波長的光線在聚焦時，焦點（diǎn）位置（zhì）會（huì）有（yǒu）差異。複合鏡頭可以（yǐ）解決這個題目——通過選擇各種不同的材料做成鏡頭（tóu），由於每種材料都具有不同的光學特性，因此彼此之（zhī）間可以互相（xiàng）平衡（héng）散射。
然而，這種方法隻能工作（zuò）在有限（xiàn）的波段，通常是工作在一些特殊波段，如可見光波段、近紅外波段以及短波紅外波段（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（de）時（shí）間和（hé）本錢外，其光學透射範圍也會受（shòu）到（dào）各種鏡片的化學性質和固有特性的限製。
因此，這便導（dǎo）致了折射係統的第二個（gè）缺點（diǎn）：吸收。在大功率激光聚焦係（xì）統中，即使是很（hěn）小一部分的光能量被吸收，就可能導致鏡頭嚴重（chóng）損壞。傳統的解決方案是選擇鏡頭材料以及（jí）鍍膜，以進步對應激光波優點的透射率。
不幸的是，當同時需要多譜（pǔ）成像和大功率激光器（qì）時，這兩種解決方案並不能互相補足。在（zài）折射係統中，由於波（bō）段變寬，鍍膜所能夠達到（dào）的高透射任性能大大降低。因此對於一（yī）個傳統的鏡（jìng）頭係統來說，要麽需要限製光譜範圍，要麽限製激（jī）光功率，這兩者不能同時滿足（zú）。
多透鏡需（xū）求
突（tū）顯這種困境的潛（qián）伏（fú）本（běn）錢的一種應用是：在生產過程中檢測和修理平板顯示。用可見光掃描整個平板表麵，以找有缺陷，一旦缺陷被識別出來，高功率激光束（通（tōng）常由1064nm的Nd:YAG激光器輸出）就會對（duì）準缺陷部位進行融化。對於服務（wù）於該應用的單獨光學係統（tǒng），其必須在紅外波段和可見光波段有著很（hěn）高的透射（shè）率。而且，係統必須要將紅外光和可見光（guāng）聚焦（jiāo）在相同點（diǎn），這樣才能保證（zhèng）激光束能夠可靠地投射（shè）到缺陷（xiàn）處（chù）。
即便是（shì）能夠找到合適的（de）材料在如此寬泛的波（bō）段都能提供優良的透射性能，如此複雜且要求苛刻（kè）的光學係統也會非常昂貴。因此，已經實施（shī）的（de）解決方案就（jiù）是使用兩組複合物鏡。第一（yī）組複合物鏡用（yòng）於可見光掃描，通常結合氦氖激光器光斑通過係統透射用於準直目的（de）。當氦氖激光光斑指向缺陷部位時，透鏡係統的電動控（kòng）製台就（jiù）會移動到此處（chù），然後用近紅外光來代替可見光路並（bìng）進行激光往除。
由於需要多重（chóng）鏡頭組（zǔ）、電動（dòng）調整台等，因此這種方案（àn）不但本錢（qián）高昂，而且維修用度也非（fēi）常高。近紅外鏡頭與可見光鏡頭不能夠同時聚焦在相同的平（píng）麵，因此係統的準直非常重要，以（yǐ）確保激光燒蝕正常工作。
假如采（cǎi）用反射光學係統，則隻需要幾個光學元件就（jiù）能滿足該應用需求，由於反射係統不（bú）受波長約束。反射係統不會產生散（sàn）射；聚焦隻與幾何麵型（xíng）有關係，因此不需要用多種元件進行校（xiào）正。反射光路通過（guò）係（xì）統（取決於反射鏡的（de）反射率）與波長有關（guān），但是波長（zhǎng）對其產生的影響並不大。金（jīn）屬反射膜的光譜範圍有10μm、20μm等，不同的材料有著不同的反射率，從而答應反射鏡處理從紫（zǐ）外（150nm）到短（duǎn）波紅外（20μm）波段的光。假如需要極高的反射率以避免激光內部熱（rè）源的影響，則需要特殊的激光膜（mó）層，以進步激光波優點的反（fǎn）射率，同時在（zài）其（qí）餘（yú）波段不會對係統的性能產生影（yǐng）響。
典型的反射係統隻有幾個光學元件：一個主鏡用（yòng）來聚焦，一個二級反射鏡將光路（lù）進行轉折（shé）到更有利的位置。二級反射（shè）鏡由一個（gè）“三腳架”固定（dìng），並用一個鏡筒來固定整（zhěng）個光學係統。由於這種反射係統簡化了光路，因此與（yǔ）折（shé）射係統相比，能夠大幅縮減本錢（qián），而且可以（yǐ）使結構變（biàn）得更加緊湊，更加牢固，這（zhè）是由於通過反射鏡的反射，係統的光軸發生變化，從（cóng）而（ér）減（jiǎn）少了係統的長度。
例（lì）如，在麵板（bǎn）檢測（cè）以及維修時（shí）， 反射係統的優點能夠得到很好的體現：隻需要一個鏡頭就能夠代替折射係統的兩個鏡頭，不需要安裝電動移位台器件（jiàn），體（tǐ）積得到進一步縮小，降低了本錢，並能夠進步產能，由於在使用時不再需要轉換物鏡。這種簡化版的光學設計同時意味著係統調整變得更加簡單，比折射係（xì）統的投資回報率（lǜ）高出了很多。
    設計考量
在多光譜應用中，反射光學係（xì）統比折射光學係統更（gèng）易（yì）於設計和實施；然而，在選擇反射式物鏡時必須要（yào）考慮以下一些因素（sù）：第一就（jiù）是選擇固定的係統還是可以調整的係統。固定版（bǎn）物鏡（jìng）在工廠生產的（de）時候（hòu）就已調整到最佳狀態，這種版本即使在震（zhèn）動以及意（yì）外碰撞下也不需要重新校準。而（ér）且，由於固定版物鏡安裝要比可調整版更（gèng）結實可（kě）靠，即使從適當的位（wèi）置跌落或掉落也不會影響其使用。
    使得（dé）係統更牢固、更緊湊
固定版鏡頭非常適用於環境惡劣的產（chǎn）業（yè）應用，在安裝時不需要調整。為了具體說明這種（zhǒng）物鏡，開發職員必須知道變化間隔——要麽無窮遠或特殊的管長，以及蓋玻片厚度。一旦布置好後（hòu），以後就不需要再進行調整了。
調整版反（fǎn）射物鏡可通過一個或兩個參數（shù）來調（diào）整：鏡筒長度可調（diào），或（huò）校正由於蓋玻片的厚度（dù）變化而導致的球差。通常隻有鏡（jìng）頭本身發生改變時才進行調整，但是，當主鏡和附鏡之間的間隔發生變化時，也需要進行調整（zhěng）。廠商通常在出貨前會（huì）將光學性能（néng）調整到最佳狀態，帶調整（zhěng）說明以及特殊部位說明，比如調整（zhěng）圖片。使用者可將其安裝在係統中，可通過鏡筒長度和蓋玻片厚度（dù）進行調整，然後固定。
當調整型鏡頭需要（yào）定期調整時，其可通（tōng）過多重結構來調整，功能多樣。這種鏡頭為現貨供給，比如可與小於典型值（zhí）長度的鏡筒和蓋玻片厚度配套使用，不需要添加其他（tā）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）反射式物鏡時都需要留意一些關鍵點。其中最（zuì）主（zhǔ）要的是二（èr）級反射鏡以及（jí）三角座為成像帶來的陰影尺寸。二級反射（shè）鏡布局在主光路上（shàng），將不可避免（miǎn）地阻擋一部分光束通過係（xì）統，降低光束質量。三角座的三個腿可導致衍射效應，采（cǎi）用四腳直行設計時情況更為嚴重。四腿對（duì）稱設計各個腳都會導致衍（yǎn）射效應，而且會（huì）相互疊加。三腿（tuǐ）彎曲設計會避免上述缺陷，使光能透射更（gèng）加均勻。
在使用反射物鏡時，另（lìng）外（wài）一個需（xū）要考慮的（de）因素是激光功率。這（zhè）種反射物鏡采用標準（zhǔn）金屬膜層，應用範圍（wéi）廣，但卻並不是（shì）大功率輸出激光器的最佳選擇。在（zài）與高（gāo）功率激光配套使用時，需要考慮（lǜ）膜層的損傷閾值。有些廠商可以根據用戶的要（yào）求定製。
反射式物鏡可用於多種應用領域（yù），如激光（guāng）退火或鑽孔，可將可見光波長（zhǎng）與（yǔ）紅外功率傳輸兩者相結合。使用一套（tào）光學係統就可丈（zhàng）量波長為190nm到1μm薄膜的厚（hòu）度。隻要在傳感器（qì）的響應範圍之（zhī）內，成像係統可涵蓋各種波長範（fàn）圍而不需（xū）要添加任何光學元件。