现代光学系统可能包含大量不同种类的光学元件，如折射透镜、衍射透镜、折衍混合透镜、菲涅尔和渐变折射率透镜以及衍射光学元件，像扩束器、光束整形器、衍射光束分束器、计算全息、相位板、光栅、自由表面元件和微透镜阵列。除此以外还有使用光源的不同特性，如相干度、颜色和偏振。
一个有效的光学建模要求将所有这些类型的元件和光源放在一个软件平台上进行高精度且快速的仿真模拟。VirtualLab Fusion是在VirtualLab场追迹模拟引擎的基础上，新增了功能强大的几何场追迹模拟引擎。经典场追迹模拟引擎统一了从几何光学到电磁场方法的各种建模技术。在光学模拟与设计中包含了衍射、干涉、部分相干、像差、偏振等各种物理效应，从而能够高精度的进行光学模拟与设计。而几何场追迹模拟引擎则是通过使用几何光学的方法来近似求解麦克斯韦方程组，从而能够快速的完成各种复杂光学系统的模拟仿真，同时在模拟过程中包含了除衍射外的各种物理效应。经典场追迹模拟引擎与几何场追迹模拟引擎的联合使用，既能够保证光学系统模拟和设计的精度，又能够保证其速度，是物理光学和几何光学的完美结合。最后，其传统的光线追迹模拟引擎能够快速的完成光学系统的性能评估。（下图：光线追迹、几何场追迹、经典场追迹）
VirtualLab Fusion软件包集合了五个工具箱，允许进行光学系统的分析，衍射光学元件的设计，光分束器的设计，光栅的分析，激光谐振腔的分析以及LED光的整形和均匀化。
纳米、微米和宏观光学的统一建模
基本工具箱
| VirtualLab Fusion基本工具箱可以使用三种模拟引擎模拟激光光学，微光学系统，衍射光学，干涉，成像和照明系统。光学系统中可以包含折射、衍射、混合、菲涅尔和渐变折射率透镜，扩散器、光分束器、光整形器、计算产生全息、相位板衍射光学元件以及自由表面曲面和微透镜阵列。基于统一光学建模技术，可以使用从几何光学到物理光学不同的传输模型进行光传输建模。而几何场追迹与经典场追迹的联合使用，可以快速并高精度的完成光学系统的模拟仿真和设计工作。 |
衍射和微光学元件设计
衍射光学工具箱
| 衍射光学工具箱可以设计衍射光束分束器、扩散器和整形器。这些元件也被称为衍射光学元件、计算机全息、相位板或者相息。衍射光束分束器允许将一束激光分成光束阵列。衍射扩散器能够使确定的散射光线进入任意2D光图案。扩散器和光束分束器可以用来转换相干光和部分相干光源。衍射和折射光束整形可以将相干激光光束整成环形、矩形高帽、线型或者自定义2D强度分布。
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2D和3D光栅的严格分析和设计
光栅工具箱
| VirtualLab Fusion光栅工具箱可以对2D和3D光栅进行严格的电磁场分析和设计，包含衍射光栅、全息光栅、布拉格光栅、表面光栅、光子晶体、衍射光束分束器、偏光器、抗反射结构、衍射光学元件、光伏系统和光谱光栅。光栅的特征尺寸可以从纳米到毫米量级。同时，光栅工具箱可以计算衍射效率、近场、偏振、反射、透射以及内部场。各种定制特性可以使用户分析和优化用户自定义结构的光栅。这些包括导入测量的高度轮廓以及使用公式描述一个高度轮廓的可编程高度轮廓或者折射率分布介质。
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灵活的激光谐振腔本征模分析
激光谐振工具箱
| VirtualLab Fusion允许分析稳态和非稳态激光谐振腔的本征模。分析包括了基膜、高阶模和本征值的计算。依赖于经典场追迹技术，可以将从几何光学到电磁场处理的各种光束传输方法最佳的组合起来。因此允许腔内包含微结构和DOE元件，模拟受激介质的折射率调制以及任意形状的基膜。在VirtualLabTM中表面轮廓和介质以及自定义元件目录为定义谐振腔提供了非常大的灵活性。公差模拟可以研究一个谐振腔的稳定性。 |
LED光的整形和均匀化
照明工具箱
| VirtualLab Fusion照明工具箱利用经典场追迹进行照明系统的分析和设计。场追迹使用强调衍射光学和微结构整合的新概念，这给LED光以及其它高发散辐射光源的整形和紧凑照明系统的设计提供了更大的灵敏性。 |
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