Simulation von Systemen mit kohärenter Strahlung mittels Kombination von wellenoptischer Berechnung und Raytracing.

Eine Möglichkeit wellenoptische Simulationen von optischen Systemen außerhalb des paraxialen Gültigkeitsbereichs durchzuführen, ist die Kombination von Planwellenausbreitung und Raytracing. Die komplexe Amplitude wird freiraumausgebreitet und an jeder Scheitelfläche einer optischen Grenzfläche in ein Set von Strahlen umgewandelt, das durch die Fläche getracet und in eine Ebene rückprojiziert wird. Die Umwandlung kann nur vollzogen werden, wenn die Eikonalgleichung erfüllt ist. Deshalb betrachten wir jede Planwelle des Planwellenspektrums einzeln, und addieren diese am Ende kohärent. Der Rechenaufwand durch diese Zerlegung wird durch eine geringere Anzahl der Strahlen je Planwelle reduziert. Wir vergleichen diese Art der Simulation mit anderen Methoden und mit experimentellen Daten. Ein wichtiger Punkt bei der Simulation ist auch die Modellierung von realen Lichtquellen. Die aufgeführte Berechnungsroutine lässt sich in dem an unserem Institut entwickelten Programm RAYTRACE mit anderen wellenoptischen Ausbreitungsalgorithmen wie z.B. der Beam Propagation Method (z.B. für GRIN Linsen) beliebig kombinieren, damit ein breites Spektrum an optischen Systemen simuliert werden kann.