偏振蒙特卡罗法在模拟大量光子传输时不存在由有限离散引起的计算误差，因而通常作为验证其他方法计算精度的标准。通常情况下，偏振保持特性良好的光子的信息损耗少且传输距离远，分析这些光子的传输特性对于提取优良信号具有潜在的应用价值。为此，基于偏振子午面蒙特卡罗法，提出一种散射环境中前向传输光子偏振态的统计方法。模拟计算偏振光在聚苯乙烯悬浊液中的传输特性，结果表明，优化算法不仅能够反映光子偏振态的变化情况，而且能够统计偏振保持特性良好的光子数占比。

随机激光器达到阈值的方式并不是通过谐振腔,而是通过光子在增益随机散射介质中的多次散射带来的光学反馈实现的。将液晶用作散射介质,可以利用液晶易调控的特点,调整系统无序程度和染料分子的取向,使液晶随机激光器的激光阈值、强度、偏振等特性得到调控,由此可极大地拓宽随机激光器的应用范围。系统介绍了液晶随机激光器的工作原理,并分别介绍了向列相、胆甾相、蓝相和等离激元增强液晶随机激光的近期研究进展。希望能为该领域的初学者提供基础知识,同时为有经验的研究人员跟踪最新的研究进展提供重要参考。

实验研究了混沌激光通过脂肪乳液的时间点扩展函数(TPSF)的特性。采用混沌光作为光源，利用混沌信号的相关函数具有delta函数特性的特点，将探测到的信号与原始信号作互相关运算，提取出测量系统的TPSF。实验中通过增加脂肪乳液的浓度,使其散射系数增大，保持吸收系数不变,得到混沌光穿过不同浓度脂肪乳液的TPSF,从获得的TPSF中提取出差分路径长度因子(DPF)，定性地分析脂肪乳液的光学特性。实验结果表明，随着脂肪乳液浓度的不断增大，两路信号的相关度不断减小，DPF与脂肪乳液的散射系数呈正相关。

为了提高沙尘暴中红外系统的精度, 应用电磁波在离散随机介质中传播的多重散射理论, 分析红外波在沙尘暴中传播时的后向散射增强机理, 给出了沙尘暴单位体积的粒子数随能见度变化的关系式, 对于可见到远红外波, 研究其在不同能见度的沙尘暴中传播时的多重散射效应引起的后向散射增强。结果表明对于不同波长的波, 其后向散射增强不同。沙尘暴的能见度越低, 后向散射增强越显著。不同类型的沙尘暴, 粒子尺度分布不同; 在一定能见度时, 单位体积中粒子数越多的沙尘暴, 后向散射增强越大; 在一定的粒子数密度时, 含大粒子数越多的沙尘暴, 后向散射增强越显著, 尤其是波长较长波的后向散射增强更明显。即, 沙尘暴的能见度越低, 单位体积中的粒子数越多, 包含较大粒子数目较多时, 后向散射和增强就越显著,则对红外系统的影响就越严重。

设计制作染料掺杂聚合物分散液晶薄膜激光器件, 研究随机激光辐射行为。利用微胶囊法将激光染料、向列相液晶、手性剂、聚乙烯醇混合, 制备掺杂两种激光染料的聚合物分散液晶薄膜。利用输出激光532 nm的Nd: YAG倍频脉冲激光器进行泵浦, 在582~607 nm波段获得尖锐、离散的随机激光输出, 阈值能量约为9 mJ, 线宽约为0.3~0.4 nm。对于器件产生激光辐射的机制, 利用环形腔理论进行了分析。对比掺杂单种激光染料的聚合物分散液晶薄膜激光器件, 实验结果显示, 同时混合不同类型的激光染料制备的聚合物分散液晶薄膜, 能够实现较宽波段的随机激光输出。

将掺杂激光染料DCM 的手性向列相液晶注入全反射型光子晶体光纤微孔中，研究了激光辐射行为。采用固体Nd∶YAG 倍频532 nm 激光作为抽运光，室温下，在各个方向上均能探测到随机激光辐射谱。当抽运光的入射方向与样品轴向成30°，光纤光谱仪沿样品轴向方向以及垂直样品轴向方向探测时，在600~650 nm 范围内不同波段测得多个离散的尖锐随机激光辐射峰，其线宽约为0.2~0.3 nm。当加热样品至各向同性温度时，激光辐射峰消失。光子晶体光纤的微孔中，作为较强散射介质的手性向列相液晶在不同温度下呈现不同分子取向和折射率分布，这是随机激光产生和关闭的根本原因。

太赫兹(THz)波作为微波和毫米波的延伸,它所提供的通信带宽和容量远大于毫米波。在随机介质中传播时,不但会发生时域和空域的形变,介质中的粒子还会对入射波发生散射,这些都会使得脉冲信号发生衰减。根据Mie理论与随机离散分布粒子的波传播与散射理论,计算了THz波信号入射下雾滴粒子的消光系数。结合雾滴粒子谱分布,得到了雾媒质的平均体系散射特性,采用蒙特卡罗法得到了平流雾对THz信号的多重散射特性,计算了THz波段信号对平流雾的透过率与反射率,分析了THz波段信号的前向、后向散射特性随散射角的分布。结果表明,低能见度大气环境中,雾对THz波产生的吸收和衰减不容忽视。相关研究结果对THz在大气传输、通信等方面的应用具有重要意义。

不同地区的平流雾和辐射雾具有差异化的雾滴谱分布，导致雾场对光辐射具有不同的衰减特性。Mie 散射适用于描述雾场气溶胶微粒的散射与衰减，光传播遵循动态的粒子数守恒过程。采用雾滴谱分布函数修正气溶胶微粒的相位矩阵，分析了红外光在雾场气溶胶微粒团簇中的散射光偏振性。结果表明，决定雾场气溶胶微粒退偏特性的因素主要包括雾滴谱分布、雾滴折射率、吸收系数以及入射波长等。在前向散射区域内，退偏性随能见度的增加而减弱，在大部分后向散射区域内，表现出相反的趋势。