基于ZEMAX多模高斯拟合，提出了一种基于Zemax 的多模高斯光束拟和方法，与理论的多模高斯光束进行了比较，并仿真分析了其传输情况。结果 表明，该方法拟和的多模高斯光束在远场情况下与理论符合较好，可以用于多种情况下光束传输仿真中的光束建模。

研究了在无衍射光束成像过程中，相干和非相干光源对成像系统分辨率的影响。对于衍射受限的成像系统，利用衍射积分理论与傅里叶光学理论导出成像系统的点扩展函数（PSF）公式，对不同的PSF进行模拟比较，结果表明非相干光源下的PSF更加集中，成像质量更好。分别采用波长为632.8 nm的He-Ne激光相干光和中心波长458.5 nm、半峰全宽24.5 nm的蓝光发光二极管（LED）非相干光作为光源进行实验，并利用Zemax软件进行模拟。对比实验结果与数值模拟仿真结果：非相干光源下所成的条纹像粗细更加均匀清晰，分辨率更高。实验结果与理论分析及数值仿真模拟结果相吻合。

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这组模拟使用交替方向隐式方法来求解 FD BPM 中出现的抛物线波动方程。 zip 文件包括以下程序： FDBPM3D_free_space.m - 3D 传播的动画和视频。 FDBPM3D_free_space_slice.m - 它显示了传播脉冲的切片。 FDBPM3D_free_space_volume.m - 它显示激光束在 1500 um 传播后在自由空间中的样子。 参考： RJ Schilling 和 SL Harris，使用 MATLAB 和 C 的工程师应用数值方法（Cengage Learning，1999），ISBN：0-534-37014-4。 K. Okamoto, Fundamentals of Optical Waveguides (Academic, 2000).ISBN-13: 978-0125250955

使用有限差分模拟在自由空间中传播 1000 微米的高斯脉冲。 只需运行脚本，您就会得到一个由以 1 um 步长传播的脉冲组成的表面。 参考： RJ Schilling 和 SL Harris，使用 MATLAB 和 C 的工程师应用数值方法（Cengage Learning，1999），ISBN：0-534-37014-4。 K. Okamoto, Fundamentals of Optical Waveguides (Academic, 2000).ISBN-13: 978-0125250955

相对于理论研究和实验研究，数值模拟研究具有独特的优越性，包括参数可控和可实现系综平均等。因此，对于大仰角链路大气湍流影响研究等实验系统无法搭建的研究，可以采用光束传输的数值模拟方法来进行研究。在Zernike多项式展开法和多相位屏理论的基础上，建立了基于Zernike多项式的大气湍流多相位屏数值模型，实现了高斯光束水平链路(0°)和大仰角典型链路(30°、60°)大气传输的数值模拟，并利用水平链路到达角(AOA)起伏方差经验计算公式对3组900次水平链路数值仿真结果进行了分析。结果表明，数值模拟到达角起伏方差和实验值误差在5%以内，多相位屏数值模型是有效的。该工作对自由空间光通信系统中大气湍流影响研究具有重要意义。

介绍了几何追迹法和GS算法的原理，并用这两种方法设计了二元光学元件，把激光雷达输出的基横模高斯光束整形为均匀圆光束，用MATLAB程序模拟了整形效果，结果表明设计很好，满足光束整形的要求。

通过分析高功率线阵半导体激光器(DL)的激光输出特性,设计了-套光束变换装置,可将10 mm宽的线阵DL激光耦合进单根光纤中.变换过程如下:首先用微柱透镜对DL的快轴方向准直,然后利用微台阶反射镜,通过提高慢轴方向光束质量而降低快轴方向光束质量的方法,使得线阵DL两个方向的光束质量相近,从而可以汇聚成-接近圆形的光斑,再用聚焦透镜耦合进单根光纤中.在实验中实现了将输出功率为42 W的连续线阵DL的输出激光耦合进-根芯径为1 mm,数值孔径NA=0.38的光纤中,光纤输出激光功率为连续25 W,整个光束变换系统的耦合效率为59.5%.

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采用二维加权串行迭代算法(WSI)设计了8台阶的衍射光学元件(DOE)进行激光光束整形,将圆形高斯激光束变换为10 μm×10 μm的方形均匀焦斑,同时满足了二维激光光束形状的改变及振幅分布均匀化的功能;应用到高密度全息存储中,实现了入射到记录材料上焦斑强度的均匀分布。模拟计算结果表明,转换到均匀区的能量效率达到91.2%,平顶区的不均匀度为4.6%,误差小于0.023%,基本上达到了设计的要求。同时分析了衍射光学元件对入射高斯光束的束腰半径及傅里叶变换透镜焦距的宽容度,还制作出了8台阶量化相位衍射光学元件的三套掩膜板。