基于在轨成像物理机理的立体测绘相机成像建模与仿真综合考虑了大气辐射传输、卫星运行平台、光学系统成像、相机辐射响应等各个环节, 采用数值模拟技术进行精确建模, 可用于进行成像过程端到端的完整分析, 评估成像系统设计可行性及成像质量。本文以可见光立体测绘相机为例, 采用高精度高、分辨率地表物理模型作为输入源, 首先结合立体测绘相机内外方位元素计算正视相机和前视相机CCD光敏面各亚像元区域中心的观测向量, 然后根据目标相机的成像参数得到地面目标在相机入瞳处的辐亮度, 最后通过光线追迹算法和光学系统点扩散函数模型计算探测器靶面的辐通量, 经由探测器辐射响应模型得到数字影像。实验结果表明, 正视相机几何物理模型定位精度达124 m, 前视相机定位精度达193 m, 能够较为可靠地模拟出立体影像, 模拟方法可行。

根据红外探测器最基本的物理机理和器件模型，对红外光子探测器和热探测器在不同工作温度、不同波长的探测率性能进行了理论计算；并对两类物理机理不同的红外探测器的探测率、工作温度和响应波长进行比较，阐述了各自探测器具有优势的应用领域。

本文根据对眼模型模拟激光手术过程的探测,研究了眼科激光手术中等离子体冲击波的产生和发展过程。根据模拟实验结果提出了等离子体冲击波在激光手术中对被治疗眼组织作用和手术中可能对周围眼组织影响的物理机理假设,可较好地解释激光眼科手术中的几种伴生现象,并在临床使用中得到了验证。