本文阐述了如何使用多重结构编辑器来优化公差和拾取值，这些值在任何其他编辑器中都无法访问。
OpticStudio支持多重结构(MC)功能，允许对系统进行多种不同状态的建模。多重结构编辑器(MCE)定义了不同结构之间系统参数的差异。这使得用户能够对诸如变焦镜头、扫描镜和热（多温度）系统等组件会移动或变化的系统进行建模。
MCE在MC系统之外也有应用。它可以极大地扩展可作为优化变量分配的参数范围，定义为扰动分析的容差，并通过求解与其他值关联。本文将探讨这三种应用的实例。
优化是指系统地改变一组可变参数以达到特定目标性能的过程。镜头数据编辑器(LDE)或非序列组件编辑器(NSCE)中定义的任何值都可以作为变量。然而，许多系统和表面参数并非直接在这些编辑器中定义，而是在对话框中定义，因此人们可能会认为它们不能被指定为变量。例如，系统光阑因子、系统波长和表面孔径尺寸等。
然而，除了前面提到的编辑器之外，任何可以在MCE中定义的值都可以被分配为变量。因此，即使我们不是在对MC系统进行建模，我们仍然可以利用MCE来定义一些原本无法定义的变量。OpticStudio帮助文件的“多重结构”章节中提供了完整的MC操作数列表。一些MC操作数控制着已经在某个编辑器中列出的值（例如NPOS——NSC物体位置），一些控制值作为变量并不合理（例如AFOC——无焦图像空间），但还有许多控制参数是人们可能想要优化但无法通过其他方式实现的。让我们来看一个例子。
打开本文提供的“Conic Interconnect”示例文件。该系统已针对数值孔径为0.15的高斯输入光束进行了优化，以实现提高耦合效率。目前，光阑因子为1，这意味着1/e²强度点位于入射光瞳边缘。
假设我们想要确定理想的高斯光源光纤模式来提高耦合效率。这可以通过优化耦合效率的渐变因子来实现。APDF MC操作数允许我们对该值进行参数化控制。打开MCE（设置选项卡...MC编辑器），双击类型单元格，然后从下拉列表中选择APDF（或在类型单元格中输入“APDF”）。像在任何其他编辑器中一样，将该参数分配为变量。
添加此变量后，通常情况下，我们需要为目标函数添加一些边界约束，以确保优化器不会将我们带到不切实际的解空间。添加MCOG（多重结构操作数大于）约束（值为0）和MCOL（多重结构操作数小于）约束（值为+5），并确保将它们的权重设置为非零值：
从“优化功能区…优化”工具，运行本地优化器(DLS)，并设置自动循环次数。OpticStudio应该给出约1.75的渐变因子值。同样，该变量无法通过其他方式进行优化。请注意，光纤耦合计算仅在启用忽略源开关时才会考虑渐变因子。
同样的方法也可用于将原本无法获取的值定义为通用图中的变量。在本例中，我们绘制FICL操作数的值与窗函数因子的关系图。打开一个一维通用绘图（分析功能区...通用绘图工具...一维通用绘图...新建），并按如下方式定义设置。
正如预期，我们可以清楚地看到耦合效率在1.75附近出现峰值，之后效率在两侧逐渐下降。需要注意的是，渐变因子为零时，耦合效率是均匀的。显然，均匀源光纤模式会导致耦合效率显著降低，因为光纤耦合计算假设接收光纤模式为高斯模式。
MC操作数也可用于对没有相应公差操作数的数值进行公差处理。TMCO公差操作数允许用户对MCE中定义的任何值进行公差处理。我们来看一个例子。有关公差处理的更多信息，请参阅文末链接[1]。
打开本文下载部分提供的“Beam expander”示例文件。该系统是一个3倍激光光束扩展器，针对632.8nm的准直输出进行了优化。假设激光腔存在一些不稳定性，可能会改变输出波长。那么，该光束扩展器对输入波长的灵敏度如何？
如果没有MCE，就无法对系统波长进行公差控制。请注意，虽然存在TWAV公差操作数，但它仅用于将干涉条纹公差转换为物理尺寸。我们可以使用WAVEMC操作数来确定性能如何随波长变化。在MCE中定义一个WAVE操作数。
现在，通过“公差选项卡”打开“公差数据编辑器(TDE)”，并使用如下所示的设置定义一个TMCO操作数。在本例中，我们仅关注设计对波长的灵敏度。我们假设波长范围为±50nm。
以均方根波前误差为评价标准，采样率为5，且不使用补偿器，进行灵敏度分析。正如预期，性能发生了显著变化。标称设计在632.8nm波长处的波前误差几乎为零。在582.8nm波长处，波前误差为0.39波长；在682.8nm波长处，波前误差为0.26波长。
该方法也可与蒙特卡罗或逆向灵敏度分析结合使用。
MC操作数的另一个重要用途是通过求解连接值。MCE扩展了可通过求解连接的值的范围。我们再来看一个例子。
打开本文下载部分提供的示例文件“Schmidt-Cassegrain Telescope”。该文件模拟了一个带有前置校正透镜的双镜望远镜。在序列模式下，我们使用校正透镜后方的独立表面来模拟副镜的遮挡。理想情况下，遮挡面积应与副镜尺寸相同。我们可以手动设置，但如果计划进行优化或公差计算，使用求解器会是更好的选择。
在MCE中定义两个APMX（最大孔径）操作数，分别控制表面3和表面5上的最大孔径。表面3具有圆形遮挡，因此最大孔径定义了遮挡的大小。表面5具有圆形孔径，因此最大孔径定义了孔径的大小。
在MCE中同时定义这两个值，可以让我们应用一个拾取求解器来关联这两个值。如下所示，对第二个操作数设置求解器。
这两个值现在已经关联起来，即使系统进行修改或优化，这种关联性也不会改变。
另见：
[1]知识库文章“如何执行序列公差分析”
https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/42661666289043-How-to-perform-a-sequential-tolerance-analysis