日盲无线紫外光系统进行通信时，若同时存在多条工作链路，则同时工作的链路会在空间中发生有效散射体的重叠，造成不同通信链路之间互相干扰，影响通信性能。本文针对典型的干扰模型建立了基于蒙特卡罗方法的无线紫外光非直视通信散射信道仿真实验，验证了该模型的正确性。并利用该模型仿真了无线紫外光通信中所存在的共面干扰、非共面干扰以及非共面且存在高度差干扰下的链路干扰模型。结果表明：影响信道误码率的因素主要有干扰端的位置以及有效散射体体积的大小；在非共面且存在高度差的干扰情况下，可以通过调整发射端仰角的大小减小链路间干扰，提高通信系统的性能。

为了进一步定量分析激光对生物组织的物理剂量问题，为医疗、**等领域的相关研究提供理论依据，需要对生物组织光学特性参数进行准确的测量。为此，系统地综述了目前国内外测定生物组织光学特性参数的主流技术和方法，总结了各个方法的适用范围并将相关方法的优势与缺点进行了横向和纵向的对比分析。回顾了大多数仿真及实验的理论基础，同时对该领域的最新研究成果及应用进行了总结，便于研究者快速准确地追踪前沿。最后总结了目前该领域研究中所面临的主要问题并对今后的发展方向做出了一定的展望。

CsI光阴极在空气中易潮解是导致实际使用时量子产额降低的重要原因。使用扫描探针显微镜观察CsI光阴极在潮解前后的表面形貌变化，发现CsI晶粒在潮解后的直径与高度变大，且CsI薄膜的覆盖率降低。对CsI光阴极潮解后的表面形貌建模，通过蒙特卡罗模拟来研究CsI光阴极的量子产额在潮解前后的变化。模拟结果显示，CsI晶粒的直径和高度变大会导致CsI光阴极的量子产额下降，并且表面形貌变化越大量子产额下降越多。因此，可以认为潮解造成CsI光阴极量子产额下降的重要原因之一是CsI光阴极表面形貌的变化。

扩散拉曼层析成像(DRT)结合了拉曼光谱的分子指纹特性和扩散光学层析成像的深度分辨能力，是一种新型的无标记在体三维光学成像技术。提出一种基于蒙特卡罗光子输运模型的DRT可行性研究方法，该方法应用互易原理建立了快速有效的拉曼数据模拟器，可对实验条件下不同信噪比的拉曼测量数据进行客观模拟，同时结合扩散荧光层析线性成像原理，实现多波段下薄层组织的拉曼光谱分析。通过开展178个波段下5种物质成分的薄层组织模型的模拟重建研究，表明线性DRT图像重建方法能有效构建多种成分浓度的三维空间分布。

为了得到X射线条纹相机中CsI光阴极的高能电子份额数据, 通过蒙特卡罗方法建立模型来研究CsI光阴极在X射线照射下的光电发射特性。研究了CsI光阴极厚度为100~1000nm、入射X射线能量为1~30keV时的二次电子(SE)能量分布。模拟结果显示, 入射X射线的能量越高、CsI光阴极的厚度越大, 从CsI光阴极出射的二次电子中高能电子(大于50eV)的份额越高, 在入射X射线能量为30keV、CsI光阴极厚度为1000nm时, 出射电子中的高能电子份额可以达到10.8%。但是当CsI光阴极厚度保持为100nm、而入射X射线能量大于15keV时, 高能电子份额维持在3.4%左右而不再随入射X射线的能量增加而增加。

为了得到CsI光阴极在紫外波段的时间弥散特性, 使用蒙特卡罗方法对CsI光阴极在紫外光入射情况下的光电发射进行模拟, 研究了当阴极厚度为5~45nm、入射紫外光能量为6.8~8.4eV时CsI光阴极出射电子的时间分布。得到了CsI光阴极的时间弥散与紫外光能量和CsI光阴极厚度的关系, 发现当CsI光阴极厚度小于30nm的时候, 光阴极的时间弥散随紫外光的能量增加而减小, 随光阴极厚度的增加而增加。当CsI光阴极厚度大于30nm的时候, 光阴极的时间弥散趋于稳定, 与紫外光的能量和光阴极的关系较小。

组织的反射、透射和散射光检测都包含着组织的内部信息，可发展成为无损检测以及癌症早期诊断的重要手段，有着极为重要的意义。时间分辨蒙特卡罗模型能够预测组织的时间分布光学特性，具有精度高、灵活性强的优点，能适用于多种组织。但传统的蒙特卡罗模型中采用的Henyey-Greenstein(HG)相函数存在一些问题。介绍了基于米氏理论的米氏相函数。利用几种相函数进行时间分辨蒙特卡罗仿真并与实验结果进行对比。结果表明，米氏相函数比HG相函数更能真实地体现人体组织的漫反射特性，但由于米氏相函数与组织的散射颗粒尺寸相关，而组织的散射颗粒大小不一，针对不同的组织有不同的颗粒分布模型，因此应用于具体模型时散射颗粒模型的选择会有一些困难。

本文推导了复合抛物面聚光器的轮廓曲线方程,分析表明,复合抛物面聚光器的结构决定于视场和底部半径两个参量,其底部半径一定时,视场越小,高度越大、聚光能力越强;复合抛物面聚光器的截取比越大,聚光能力越强;随着视场的增大,复合抛物面聚光器的聚光能力受截取比的影响减小。利用基于多次散射的蒙特卡罗模型对光散射通信的传输进行模拟,结果表明,复合抛物面聚光器应用于光散射通信的接收天线,能增加对光信号的采集,有助于增加通信距离。

生物组织光学是关于光辐射与生物组织相互作用的学问，是生物医学光子学技术的理论基础。本文从生物组织的光传输模型、特性参数测量方法、成像技术和光谱研究四个方面阐述了生物组织光学的状况及未来发展方向。