本发明公开一种可实现多波长激光合束和分束的光学系统，其包括机械镜筒，机械镜筒的轴孔上依序固定有输入端准直器、镀膜镜片和输出端准直器，所述输入端准直器和输出端准直器均包括套管和依序固定在套管上的光纤头和准直透镜，其中输入端准直器的光纤头为双光纤头；所述输入端准直器和输出端准直器的准直透镜分别置于机械镜筒内部并朝向镀膜镜片；所述镀膜镜片对特定波长的光增透，对其余波长的光实现高反射。本发明利用多光纤准直器和光学镜片，来实现多波长激光的合束和分束功能，结构更加紧凑，整个光学系统的体积可以大大缩小。