传统的光学系统设计通常利用透镜的折射个性，但是对于必要在宽泛的激光波长领域内实现多光谱成像的利用，基于透镜的系统就显著无法胜任了
。相比之下，反射光学系统不只可能解决大功率多光谱传输，并且还能有效降低系统复杂度，节约成本
。

在激光聚焦和多光谱成像利用中，折射式镜头的面型设计面对着两大重要挑战：挑战之一是散射，事实上这也是每种介质的固有个性，波长决定了光束通过镜头的速度
。散射导致分歧波长的光线在聚焦时，焦点地位会有差距
。复合镜头能够解决这个标题--;通过选择各类分歧的资料做成镜头，由于每种资料都拥有分歧的光学个性，因而彼此之间能够相互平衡散射
。

然而，这种步骤只能工作在有限的波段，通常是工作在一些特殊波段，如可见光波段、近红表波段以及短波红表波段(SWIR)等
。带宽越宽，必要的元件就越多
。这种折射步骤除了必要破费更多的功夫和成本表，其光学透射领域也会受到各类镜片的化学性质和固有个性的限度
。

因而，这便导致了折射系统的第二个弊端：吸收
。在大功率激光聚焦系统中，即便是很幼一部门的光能量被吸收，就可能导致镜头严沉败坏
。传统的解决规划是选择镜头资料以及镀膜，以进取对应激光波利益的透射率
。

不幸的是，当同时必要多谱成像和大功率激光器时，这两种解决规划并不能相互补足
。在折射系统中，由于波段变宽，镀膜所可能达到的高透射任机能大大降低
。因而对于一个传统的镜头系统来说，要么必要限度光谱领域，要么限度激光功率，这两者不能同时满足
。

多透镜需要

突显这种困境的埋伏成本的一种利用是：在出产过程中检测和建理平板显示
。用可见光扫描整个平板表表，以找出缺点，一旦缺点被鉴别出来，高功率激光束(通常由1064nm的Nd:YAG激光器输出)就会对准缺点部位进行消融
。对于服务于该利用的单独光学系统，其必须在红表波段和可见光波段有着很高的透射率
。并且，系统必必要将红表光和可见光聚焦在一样点，这样能力保障激光束可能靠得住地投射到缺点处
。

即就是可能找到相宜的资料在如此宽泛的波段都能提供良好的透射机能，如此复杂且要求刻薄的光学系统也会极度昂贵
。因而，已经执行的解决规划就是使用两组复合物镜
。第一组复合物镜用于可见光扫描，通常结合氦氖激光器光斑通过系统透射用于准直主张
。当氦氖激光光斑指向缺点部位时，透镜系统的电动节造台就会移动到此处，而后用近红表光来包办可见光路并进行激光往除
。

由于必要多沉镜头组、电动调整台等，因而这种规划不只成本高昂，并且维建用度也极度高
。近红表镜头与可见光镜头不成能同时聚焦在一样的平面，因而系统的准直极度沉要，以确保激光烧蚀正常工作
。

如果选取反射光学系统，则只必要几个光学元件就能满足该利用需要，由于反射系统不受波长约束
。反射系统不会产生散射;聚焦只与几何面型有关系，因而不必要用多种元件进行校对
。反射光路通过系统(取决于反射镜的反射率)与波长有关，但是波长对其产生的影响并不大
。金属反射膜的光谱领域有10μm、20μm等，分歧的资料有着分歧的反射率，从而承诺反射镜处置从紫表(150nm)到短波红表(20μm)波段的光
。如果必要极高的反射率以预防激光内部热源的影响，则必要特殊的激光膜层，以进取激光波利益的反射率，同时在其余波段不会对系统的机能产生影响
。

典型的反射系统只有几个光学元件：一个主镜用来聚焦，一个二级反射镜将光路进行转折到更有利的地位
。二级反射镜由一个“三脚架”固定，并用一个镜筒来固定整个光学系统(见图1)
。由于这种反射系统简化了光路，因而与折射系统相比，可能大幅缩减成本，并且能够使结构变得越发紧凑，越发牢固，这是由于通过反射镜的反射，系统的光轴产生变动，从而削减了系统的长度
。

图1：仅选取两个反射镜就可能进行广域光谱成像，同时没有色差

例如，在面板检测以及维建时， 反射系统的利益可能得到很好的体现：只必要一个镜头就可能包办折射系统的两个镜头，不必要装置电动移位台器件，体积得到进一步缩幼，降低了成本，并可能进取产能，由于在使用时不再必要转换物镜
。这种简化版的光学设计同时意味着系统调整变得越发单一，比折射系统的投资回报率逾越了好多
。

设计考量

在多光谱利用中，反射光学系统比折射光学系统更易于设计和执行;然而，在选择反射式物镜时必必要思考以下一些成分：第一就是选择固定的系统还是能够调整的系统
。固定版物镜在工厂出产的时辰就已调整到最佳状态，这种版本即便在震荡以及意表碰撞下也不必要沉新校准(见图2)
。并且，由于固定版物镜装置要比可调整版更扎实靠得住，即便从适当的地位跌落或掉落也不会影响其使用
。

图2：固定版反射式物镜用于调焦，大功率蓝色激光束利用于生物医疗方面能简化系统、使得系统更牢固、更紧凑

固定版镜头极度合用于环境恶劣的产业利用，在装置时不必要调整
。为了具体注明这种物镜，开发人员必须知路变动距离——要么无限远或特殊的管长，以及盖玻片厚度
。一旦安插好后，以来就不必要再进行调整了
。

调整版反射物镜可通过一个或两个参数来调整：镜筒长度可调，或校对由于盖玻片的厚度变动而导致的球差(见图3)
。通常只有镜头自身产生扭转时才进行调整，但是，当主镜和附镜之间的距离产生变动时，也必要进行调整
。厂商通常在出货前会将光学机能调整到最佳状态，带调整注明以及特殊部位注明，好比调整图片
。使用者可将其装置在系统中，可通过镜筒长度和盖玻片厚度进行调整，而后固定
。

图3：可调整式反射物镜能使开发利用人员通过调整光路来满足特殊需要

当调整型镜头必要定期调整时，其可通过多沉结构来调整，职能多样
。这种镜头为现货供给，好比可与幼于典型值长度的镜筒和盖玻片厚度配套使用，不必要增长其他配件及额表用度就可能满足用户的特殊需要
。

无论是固定版还是调整版，在采办反射式物镜时都必要注意一些关键点
。其中最重要的是二级反射镜以及三角座为成像带来的阴影尺寸
。二级反射镜布局在主光路上，将不成预防线反对一部门光束通过系统，降低光束质量
。三角座的三个腿可导致衍射效应，选取四脚直行设计时情况更为严沉
。四腿对称设计各个脚城市导致衍射效应，并且会相互叠加
。三腿弯曲设计会预防上述缺点，使光能透射越发均匀
。

在使用反射物镜时，另表一个必要思考的成分是激光功率
。这种反射物镜选取尺度金属膜层，利用领域广，但却并不是大功率输出激光器的最佳选择
。在与高功率激光配套使用时，必要思考膜层的危险阈值
。有些厂商能够凭据用户的要求定造
。

反射式物镜可用于多种利用领域，如激光退火或钻孔，可将可见光波长与红表功率传输两者相结合
。使用一套光学系统就可丈量波长为190nm到1μm薄膜的厚度
。只有在传感器的响应领域之内，成像系统可涵盖各类波长领域而不必要增长任何光学元件
。