引力波探测激光干涉仪对四象限探测器性能提出了较高的技术要求。为了提升四象限探测器光斑位置检测精度，搭建四象限探测器相干探测仿真系统，构建位置检测数学模型，分析位置检测精度与系统信噪比、光斑半径和光斑质心位置三个关键参数以及相干混频增益的关系。基于蒙特卡罗仿真方法并采用LabView软件搭建四象限探测器光斑位置检测计算机仿真系统，深入分析系统中高斯光斑产生、光斑质心位置解算以及误差评判三部分主要过程，分析各个关键参数对位置检测精度的影响。仿真结果表明，提升系统信噪比、减小光斑半径以及选取靠近光敏面中心的光斑质心位置可以提高位置检测精度。将仿真结果与理论计算结果进行对比，验证了数学模型的有效性，提升了蒙特卡罗仿真置信度。

提出一种少模掺铒光纤放大器（FM-EDFA）仿真方法，通过引入泵浦相关的等效掺铒浓度参数来拟合双向泵浦实验数据，并用VPI软件高效仿真FM-EDFA的级联传输性能。采用光隔离波分复用器（IWDM）开展了LP₀₁和LP₁₁两模双向泵浦放大实验，验证了上述仿真方法的可行性。通过优化前后向泵浦功率的比例，设计了一款模式增益约为11 dB的均衡FM-EDFA；仿真结果表明，该FM-EDFA循环传输10次后的差模增益和光信噪比分别为0.56 dB和27 dB，大于32 GBaud DP-32QAM模分复用信号传输系统纠后无误码所要求的光信噪比阈值。

通过一种改进的有限元数值模拟方法研究多点激光冲击强化对TC17钛合金表面残余应力和表面变形的影响。为了验证该模拟方法, 将已有实验数据与数值模拟结果进行对比分析, 分布规律具有一致性。在此基础上, 分别分析了激光冲击次数和激光功率密度对表面残余应力和表面变形的影响, 数值模拟结果表明, 随着激光冲击次数的增加, 表面残余应力和表面变形增加, 分布不均匀性也增加, 3次激光冲击后, 表面残余应力和表面变形趋于饱和状态; 随着激光功率密度的增加, 表面残余应力和表面变形都增加。

为了提高水下激光光幕的探测性能，根据水下光束传播规律，构建了水下激光光幕探测模型，基于蒙特卡罗模拟方法对水下激光光幕探测性能进行研究。基于水下激光光幕探测模型，利用MATLAB软件进行仿真，分析海水衰减系数、初始功率及传输距离对水下激光光幕传输的影响。仿真结果表明：海水的衰减系数越小，水下激光光幕传输率受到的影响越小。海水参数和传输距离一定时，随着初始功率的增加，只会影响到达探测端的最终功率，但对传输率影响不大。当海水衰减系数一定，传输距离为1 m时，其传输率约为15%且变化稳定；当传输距离增加到30 m时，传输率在5%以下。

针对海洋激光通信信道复杂多变的问题, 利用理论分析和蒙特卡洛模拟方法详细研究了水下光通信链路的信道特性。采用波长为532 nm的蓝绿激光, 分析了典型海水中的信道脉冲响应, 研究了接收光强与海水类型、衰减长度、发散角、波束宽度、接收视角及孔径等重要参数的关系, 并通过蒙特卡洛仿真实验进行验证。理论分析与仿真结果表明: 清澈海域中, 传输距离<40 m时, 可认为无码间干扰信道, 接收端不需要复杂的信号处理算法; 但在海港浑浊海域, 时延扩展随着接收视角和发散角的增大而增大, 从而降低信道的传输效率。当衰减长度小于等于漫射长度时, 接收光强随接收孔径的增大而减小; 但当衰减长度大于漫射长度时, 接收光强随着接收视角的增大呈现先增后恒的趋势。因此, 研究结果将对建立准确的水下无线光通信信道模型具有重要的参考价值。

基于Lalanne经验法与Gtz法向矢量法的傅里叶因式分解过程,给出了傅里叶模态层吸收法的一个快速收敛方案.通过求解解析边界轮廓函数的梯度矢量,简化了Gtz法向矢量法的傅里叶因式分解过程,使其单波长点计算时间降低两个量级.通过距离反比权重法构造4个典型方向的法向矢量场,降低了法向矢量法在傅里叶因式分解过程中的不确定性.根据这4个典型法向矢量场与Lalanne经验法,提供了5个傅里叶模态层吸收法的收敛性改进矩阵.预先对5个收敛性改进矩阵优选分析,选择一个最优矩阵进行傅里叶模态层吸收法的衍射模拟计算,可以实现快速收敛.计算结果表明,对于硅材料简单结构,优选的改进矩阵相比于非优选矩阵收敛性提高2阶左右,能有效提高衍射场计算速度.该方案可提高光栅设计和集成电路结构分析/测试的效率.

介绍了非线性传输线的工作原理和色散特性，给出了用于模拟交叉耦合磁饱和非线性传输线的计算方法。算法基于传输线各节点的时域差分方程组进行步进迭代，其中利用J-A模型描述传输线中NiZn铁氧体磁芯的非线性磁化行为，并模拟了非线性传输线的工作方式。实验获得了中心频率165 MHz的宽带脉冲输出，初步验证了用于产生宽带电磁脉冲的非线性传输线关键技术。

针对载机平台上的激光目标指示器照射过程的动态响应及其模拟，利用高斯白噪声,通过由滤波器产生的有色噪声的方法模拟了目标指示器指示激光光斑抖动信号的统计平均特征，分别进行了抖动光斑位置随时间变化和在简化地物模型下漫反射信号强度随时间变化的动态模拟以及实际验证测试。经分析表明: 在载机平台上，激光动态照射过程中的反射信号强度的变化是与平台相对于目标运动、目标表面的漫射特性和反射特性等因素相关的综合函数；基于二阶振动系统响应模型的方法可应用于激光目标指示器照射过程中的激光制导信号的大气传输和探测的动态模拟。

研究了一种可用于低红外发射率复合涂层最佳颜料含量模拟的方法。基于低红外发射率复合涂层的微结构特征, 引入一维光子结构的相关理论以模拟计算低红外发射率复合涂层的最佳颜料含量。为验证上述方法的可行性, 采用片状铝粉为颜料, 聚氨酯为粘合剂制备了两种低红外发射率聚氨酯(PU)/铝(Al)复合涂层。分别采用模拟计算和实验验证的方法对其最佳 Al粉含量进行了研究。结果表明：计算所得最佳 Al粉含量与实验值一致, 可见所述方法应用于低红外发射率复合涂层最佳颜料含量的模拟具有较强的实际可行性, 对低红外发射率复合涂层的设计及研究效率的提高具有重要的现实意义。

以受光阑限制的高斯光束在大气湍流中传输为例，用仿真程序数值模拟方法和实验方法对用Rytov相位结构函数二次近似和复高斯函数展开法得到的解析结果(如光强分布、二阶矩束宽、桶中功率和β参数)进行了比较验证。研究表明，解析结果与数值模拟结果和实验结果基本吻合。此外，对用不同研究方法所得结果的差异给出了合理的解释。