你將學到：使用multi-configuration capability。
假設(shè)你需要設(shè)計一個在波長λ＝1.053μ下操作的laser beam expander，Input diameter為100mm，而output diameter為20mm，且Input 和output皆為collimated。在此設(shè)計之前，我們必須遵守下列設(shè)計條件，
只能使用2個鏡片 
本設(shè)計在形式上必須是Galilean（沒有internal focus） 
只有一個aspheric surface可以使用 
此光學系統(tǒng)必須在λ328μ下完成測試。 
　
本設(shè)計任務(wù)不只是要矯正aberration而已，而是在兩個不同wavelengths的情況下都要做到。先談?wù)剹l件2中什麼是Galilean呢？Galilean就是光線從入射到離開光學系統(tǒng)，在光學系統(tǒng)內(nèi)部不能有focus現(xiàn)象，在本例中即beams在兩個鏡片之間不能有focus。好在本系統(tǒng)不是同時在2個wavelengths下操作，所以在操作時我們可以變動某些conjugates�，F(xiàn)在開始設(shè)計，依據(jù)Zemax P.4-18頁的LDE表中鍵入各surface的相關(guān)值。其中surface 5的surface type從Standard改為Paraxial，這時在鏡片后面的focal length項才會出現(xiàn)。注意到使用paraxial lens的目的是把collimated light（平行光）給focus。同時把surface 5的thickness及focal length皆設(shè)為25，entrance pupil的diameter定為100，wavelength只選一個1.053 microns即可，記住不要在設(shè)第二個wavelength。叫出merit function，在第1列中把operand type改為REAY這表示real ray Y將用來作為一種constraint，在本設(shè)計中，我們被要求Input diameter為100而output diameter為20，其比值為100：20＝5：1，即入射beam被壓縮了5倍，在srf#中鍵入5，表示在surface中我們要控制他的ray height，而Py上則鍵入1.00。把target value定為10，這個動作將會給我們一個diameter collimated為20mm的output beam。為什麼呢？因為Py是normalized的pupil coordinate，即入射光的semi-diameter為50。，Py＝1即現(xiàn)在的入射光is aimed to the top of the entrance pupil，把target value定為10，就是輸出光的semi-diameter為10，所以50：10＝5：1，光被壓縮了5倍，達到我們的要求。semi-diameter的值定為10，現(xiàn)在選Tools，Update，你會看到在value column上出現(xiàn)50的值，這就是entrance pupil radius即表示coordinates是座落在一個單位圓（unit circle）上，而其半徑為50，當Px＝0，Py＝1即表示在y軸的pupil大小為50，而在x軸的則為0。
從edit menu bar選Tools，Default Merit Function，按Reset后把”Start At” field的值改為2，這表示以后的operands會從第二列開始，而不會影響已建立的REAY operand。執(zhí)行optimization后，把OPD plot叫出來，如圖E5-1所示，你會發(fā)現(xiàn)performance很差，大約為7個waves。
這個aberration主要來自spherical aberration，所以我們要把surface 1改為a spheric，把surface 1列中的conic設(shè)為variable，再次執(zhí)行optimization，你會看到較好的OPD plot�，F(xiàn)在把所有的variable都去掉，然后將此field存檔，因為你已完成wavelength在1.053μ下的beam expander設(shè)計。但是wavelength在0.6328μ的情況怎麼辦呢？我們進入此習作的另一個主題，也就是multi-configuration可以在同一系統(tǒng)中同時設(shè)定不同的configuration，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境或要求，先前我們已完成了wavelength為1.053μ的configuration，把他看做configuration 1，而wavelength 0.6328為configuration 2。
把wavelength從1.053改為0.6328后看看OPD plot，出現(xiàn)非常差的performance，這是因為glass dispersion的緣故。我們調(diào)整lens spacing來消除此defocus把surface 2的thickness設(shè)為variable，執(zhí)行optimization后，update OPD plot，此時的aberration大約為一個wave，接下來消掉surface 2 thickness的variable�，F(xiàn)在我們來使用Zemax的multi-configuration capability功能，從main menu上選Editors，后Multi-configuration，再選其中的Edit，Insert Config，如此我們就可以加入一個新的configuration，在第一列的第一項中按兩下，選”wave”，同時在”Wavelength#”中選為1，這表示在不同的configuration，我們使用不同的wavelengths。在Config 1下鍵入1.053，Config 2下鍵入0.6328，在插入一個新的列于此列的第一項中按兩下，選THIC為一個operand type，這會讓我們在各別的configuration中定義不同的thickness，從”surface” list中選2后按OK。在Config 1下鍵入250，Config 2也鍵入250，不過在surface中選2即表示在LDE中surface 2的thickness是當作mult-configuration的一項oprand value，把Config 2下surface 2的thickness設(shè)為variable。回到merit function editor，選Tools，Default Merit Function，把”StartAt”的值改為1，使default merit function會從第一列開始考慮。現(xiàn)在先前設(shè)定的REAY constraint條件必須加到此新的multi-config merit function，在merit function的第一列中，有一個CONFoperand且在”Cfg#”項中定為1，表示現(xiàn)在configuration 1是avtive。在此列之下尚有三個OPDXoperands，于CONF和第一個OPDX之間插入一個新列，把其operand type改為”REAY”，”Srf#”鍵入5。表示我們要控制的ray height是對surface 5而言，Py鍵入1.00target value設(shè)為10。如同先前的file讓輸出beam的diameter為20mm。在CONF 1的要求接設(shè)定完畢，在CONF 2則不設(shè)任何operand，因為我們不可能在兩種wavelengths操作下要求exact 5：1的beam�；氐絃ED，把surface 1，2，4的curvatures及surface 1的conic皆設(shè)為variable，執(zhí)行optimization（現(xiàn)在有5個variable為active，3個curvatures，1個conic，1個multi-config thickness）。叫出update的OPD plot，你可以在mulit-configuration editor上在”Config 1”或”Config 2”上按兩下，則OPD plot會顯示其對應(yīng)的configuration，或者你可用Ctrl-A的hot key，在不同的configuration間作變換，你會發(fā)現(xiàn)兩者的performance都很好，表示我們所設(shè)計的系統(tǒng)在wavelength 1.053或0.6328μ的laser之下皆可以工作。