数值模拟研究大气湍流的核心问题是构造准确且计算量小的大气湍流相位屏，以正确反映折射率的变化特性。根据大气湍流统计特性，采用分形方法数值模拟了方形大气湍流相位屏。对模拟结果进行统计分析，并与结构函数理论值对比，得到符合Kolmogorov统计规律的大气湍流相位分布。以此为基础，分析了分形法模拟大气湍流相位屏的性能。结果表明，分形法生成的方形相位屏在统计特性上与理论值基本吻合，从低频、中频到高频部分，由于分形迭代次数的增加，误差累加，相位屏模拟误差增大。随着相位屏采样点数量的增加，相位屏的模拟精度降低，同时所需模拟的相位屏数量增加。随着相位屏数量的增加，不同强度的大气湍流相位屏模拟精度趋于相似。

基于折射式棱锥波前传感器, 结合二元光学原理, 设计一种衍射式棱锥波前传感器。对衍射式棱锥的波前探测原理进行了理论推导, 计算了单项 Zernike像差通过两种波前传感器后四个子光瞳像的光强分布, 对两种器件对不同像差的平均斜率测量精度和光能利用率做了定量计算和比较。计算结果证明衍射式棱锥器件可以对波前像差进行有效探测, 构建微型人眼波前像差测量系统。