傳（chuán）統的光學（xué）係統設計通常利用透（tòu）鏡的折射（shè）特性，但是對於需要在廣泛的（de）激光波長範圍內實（shí）現多光譜成像的應（yīng）用，基於透鏡（jìng）的係統就明顯無法勝任了。相比之下，反（fǎn）射光學係統不但能夠解決大功率多光譜傳輸，而且還能（néng）有效降低係統（tǒng）複雜度，節約本錢。
在激光聚焦和（hé）多光譜成像應用中，折射式鏡（jìng）頭的麵型設計麵臨著兩大主要挑戰：挑戰（zhàn）之一是散射，事實上這也是每種介質的固有特性，波長決定了（le）光束通過鏡頭的速度。散射導致不同波長的光（guāng）線在（zài）聚焦時，焦點位置會有（yǒu）差異。複（fù）合鏡頭（tóu）可以解決這個題目——通過選擇各種不同的材料做成鏡頭，由於（yú）每（měi）種材料都具有（yǒu）不（bú）同的光學特性，因此（cǐ）彼此（cǐ）之間可以（yǐ）互相平衡散射。
然而（ér），這種方法隻能工（gōng）作在有限的波段，通常是工（gōng）作在一些特殊波段，如可見光波段、近（jìn）紅外波段以及短波紅外（wài）波段（SWIR）等。帶（dài）寬越寬，需要的元件就越多。這種折射方法除了需要花（huā）費更多的時間和（hé）本錢外，其光（guāng）學透射範圍也會（huì）受到各種鏡片的化學性質和固有特性的限製。
因此，這便（biàn）導致了折射係統的第二個缺點：吸（xī）收。在大功率激光聚焦係統中，即使是很小一部（bù）分的光能量被吸收，就可能導致（zhì）鏡頭嚴重損壞。傳統的解決方案是選（xuǎn）擇鏡頭材料以及鍍膜，以進步對應激光波優點的透射率。
不（bú）幸的是（shì），當同時需要多譜成像和大（dà）功率激（jī）光器時，這兩（liǎng）種解決方案並不能互相補（bǔ）足。在折射係統中，由於波段變寬，鍍膜所能夠達到的高透射（shè）任性能大大降低。因此對於一個傳統的鏡頭係統來說，要麽（me）需要限（xiàn）製光譜範圍，要麽限製激光功率，這（zhè）兩者不能同時滿足。
多透鏡需求
突顯這種困境的潛伏本錢（qián）的一種應用是：在生產過程中檢（jiǎn）測和修理（lǐ）平板顯示。用可見光掃描整（zhěng）個平（píng）板（bǎn）表麵，以找有缺陷，一旦缺陷被識別出來，高功率激光束（通常由1064nm的Nd:YAG激光器輸（shū）出）就會對準（zhǔn）缺陷部位進（jìn）行融化。對於服務於該應（yīng）用的單獨光學係統，其必須在紅外波段和可見（jiàn）光波段有著很高的透射率。而且，係統必須要將紅外光和可見光聚焦在相（xiàng）同點，這樣才能保證（zhèng）激光（guāng）束能夠可靠地投（tóu）射到缺陷處。
即便是能（néng）夠找到合適的材料在如此寬泛的（de）波段都能提供優良的（de）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用兩組複合物鏡。第一組（zǔ）複合物（wù）鏡（jìng）用（yòng）於可見光掃描，通（tōng）常結合氦氖激（jī）光器光（guāng）斑通過係統透射用於準直（zhí）目的。當氦氖激光光斑指（zhǐ）向缺陷部位時，透（tòu）鏡係統的電動控製台就（jiù）會（huì）移動到此處，然後（hòu）用近紅外光來代替可見光（guāng）路並進行激光往（wǎng）除。
由於需要多重（chóng）鏡頭組、電動調整台等，因此這種方案不但本錢高昂，而且維修用度也非常（cháng）高。近紅外鏡頭與可見光鏡（jìng）頭（tóu）不（bú）能夠同時聚焦在相同的（de）平麵，因此係統的（de）準直非常重要，以確保激光燒蝕正常工作。
假如采用反（fǎn）射光學係統，則隻需要幾個光學元（yuán）件就能滿足該應用需求，由（yóu）於反射係統不受波長約束。反射係統不會產生散射；聚焦隻與幾何麵型有關係（xì），因（yīn）此不需要用多（duō）種元件進（jìn）行校正。反射光路通過係統（取決於（yú）反射鏡的反射率）與波長有關，但是波長（zhǎng）對其產生的（de）影（yǐng）響並不大。金屬反射膜的光譜（pǔ）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（shè）鏡處理從紫外（150nm）到短波紅外（20μm）波段（duàn）的（de）光。假如（rú）需要極高的反（fǎn）射率以避免激光內（nèi）部熱（rè）源的（de）影（yǐng）響，則需要特殊的激光膜層，以進步激光波優點的反射率，同時（shí）在（zài）其（qí）餘波段不會（huì）對係統的性能產生影響。
典型的反射係統（tǒng）隻有幾個光學元件：一個（gè）主鏡用來聚焦，一（yī）個二（èr）級反射鏡將光（guāng）路進（jìn）行轉折到更有利（lì）的（de）位（wèi）置（zhì）。二級反射鏡由一個（gè）“三腳架”固定，並用一個鏡筒來固定（dìng）整個光學係統。由於這種反射係統簡化了光路，因此與折射係統相比，能夠大幅縮減本（běn）錢（qián），而且可以使結構變得更加緊湊，更加牢固，這是（shì）由於通過反射鏡的反射，係統的光軸發生（shēng）變化，從而減少（shǎo）了係統的長度。
例如，在（zài）麵板檢測以（yǐ）及維修時， 反射（shè）係統的（de）優（yōu）點能夠得（dé）到（dào）很好的體現（xiàn）：隻需要一個鏡頭就能夠代替（tì）折射係統的兩（liǎng）個鏡頭，不需要安裝電動移位台器件，體積得到進一步縮小，降低了（le）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（biàn）得更加簡（jiǎn）單，比折射（shè）係統的投資回（huí）報（bào）率高出（chū）了很多。
    設（shè）計考量
在多光譜應（yīng）用中，反（fǎn）射光（guāng）學係（xì）統比折射光學係（xì）統更易於設計和實施；然而，在選擇反（fǎn）射式物鏡時必（bì）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（diào）整的係統。固（gù）定版物鏡在工廠生產（chǎn）的時候就已調整到最佳狀態，這種版本即使在震動以及意外（wài）碰撞下也不需要重新（xīn）校準。而（ér）且，由於固定版物鏡安裝要（yào）比可調（diào）整版更結實可靠，即使從適當的位置（zhì）跌落或掉落也不會（huì）影響（xiǎng）其使用（yòng）。
    使得（dé）係統（tǒng）更（gèng）牢固、更緊湊
固定（dìng）版鏡頭非常適用（yòng）於環境惡劣的產業應用，在安裝時不（bú）需要調整。為了具體說明這種物鏡，開發職員必（bì）須知道（dào）變化間隔——要麽無窮遠（yuǎn）或特殊的管長，以及蓋玻片厚度。一旦布置好後，以後就不需要再進行調整（zhěng）了。
調整版反射（shè）物鏡可通過一個或兩個參數來調整：鏡筒長度可調（diào），或校（xiào）正由於蓋玻片的厚度變化而導致的球差。通常隻有鏡頭本身發生改變時才進行調整，但（dàn）是，當主鏡和附鏡之間的（de）間隔發生變（biàn）化時，也需要（yào）進行調整（zhěng）。廠商通常在出貨前會將光學性能調整到（dào）最佳狀態，帶調整說明以及特殊部位說明，比（bǐ）如調（diào）整圖片（piàn）。使用者可將其安裝在係統中，可通過鏡筒長度和（hé）蓋玻片厚度（dù）進（jìn）行調整，然後固定。
當調整型鏡頭需（xū）要定期調（diào）整時，其可通過多重結構來調整，功能多（duō）樣。這（zhè）種鏡頭為現貨供給，比如（rú）可與小於（yú）典型值長度的鏡筒和蓋玻片（piàn）厚度配套（tào）使用，不需要添加其他配件及額（é）外用度就能夠滿足用戶的特殊需求。
無（wú）論（lùn）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。其中最主要的是二級反射鏡以及三（sān）角座為成像（xiàng）帶來的陰影（yǐng）尺寸。二級反（fǎn）射（shè）鏡布（bù）局在主光路上，將不可避免（miǎn）地阻擋一部分光束通過係統，降低光束質量。三角（jiǎo）座的三個腿可導致衍射效（xiào）應，采用（yòng）四（sì）腳直行設（shè）計時情況更為嚴重。四腿對稱設計各（gè）個腳都（dōu）會導致衍射效應，而且會相互疊加。三腿彎曲設計會避免上述缺陷，使光能透射更加均勻。
在使用反射物鏡時，另外一個需要考慮的因（yīn）素（sù）是激光功率。這（zhè）種反（fǎn）射物（wù）鏡采用（yòng）標準金屬膜層，應用範圍廣，但卻並不是大功率（lǜ）輸出激光器的最佳選擇（zé）。在與高功率激光配套使用時，需要考慮膜層的（de）損傷閾值。有（yǒu）些廠商可以根據用戶的要求（qiú）定製。
反（fǎn）射式物鏡可用於多種（zhǒng）應用領域（yù），如激光（guāng）退火或鑽孔，可（kě）將可見光波長與紅外功率傳輸兩者相（xiàng）結合。使用（yòng）一套光學係統就可丈量波長為190nm到1μm薄膜的厚度（dù）。隻要在傳（chuán）感器的響應（yīng）範圍之內（nèi），成（chéng）像係統可涵蓋（gài）各種波長範圍而不需要添加任何光學元件。