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。

用动力学蒙特卡罗方法研究了3C-SiC(111)邻晶面的外延生长机制。生长温度、沉积速率和平台宽度对邻晶面外延生长模式有着重要的影响。模拟结果显示：在温度较低的情况下，晶体表面离散的分布着数量众多的晶核，其生长模式为二维岛核生长模式。当生长温度升高时，岛核主要分布于台阶边缘，晶体生长方式则转变为台阶推进与岛核成长共生的生长模式。其次，在沉积速率较低时，晶体主要生长方式为台阶推进模式，随着沉积速率增加, 晶体生长模式则转变为二维岛核生长模式。最后，岛核密度随平台宽度的增加而增加，在较低温度下，平台宽度对岛核密度的影响更加明显。

采用半解析蒙特卡洛方法, 开发了一套星载海洋激光雷达回波信号的仿真系统。通过输入激光雷达系统参数和仿真的环境参数, 该系统能够模拟具有不同光学特性的大气和海洋的激光雷达回波信号。同时该仿真系统设计了用户友好的软件界面方便用户对输入参数进行操作, 并直观地看到输出结果。利用该系统进行了多种仿真, 例如不同类型水体以及不同散射相函数的情况, 并将仿真结果与理论的激光雷达信号做了对比, 具有较高的一致性。该系统对星载海洋激光雷达探测机理的研究有一定的指导意义。

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。

交通事故、 高空坠落、 重物砸伤等原因, 可能导致人体脊髓损伤（spinal cord injury, SCI）。 SCI中断了人体神经信号的传输信道, 患者大多高位截瘫, 丧失肢体功能, 大小便失禁, 导致终生残疾, 生活异常艰难。 2016年世界卫生组织统计数据显示, 全世界SCI患病率为（258～785人）/百万人口, 每年新发病率为（13.8～86人）/百万人口。 目前全球约有SCI患者600万人, 并且每年新增约60万人。 脊髓损伤一直是医学界的重难点研究课题, 医生和科研人员经过长期的研究与探索, 目前仍未找到有效的治疗方案来修复脊髓损伤后的微环境以及促使损伤神经的再生。 该方法主要针对以下两方面问题: (1) 常规的检测仪器如X射线、 核磁共振MRI检查、 CT等传统仪器只是影像和形态学方面的观察, 不能对脊髓损伤部位的神经细胞进行定位和实时的活性分析, 致使医生和科研人员对患者的病情不能精确把握, 极有可能延误患者病情, 甚至危及患者生命。 (2) 2013年12月, 西安邮电大学量子通信团队提出采用量子中继“搭桥”的方式, 即利用量子纠缠传态在脊髓损伤上断点和下断点建立“连接”, 来实现人体神经信号中继的方法; 并联合西安交通大学医学院进行大鼠和白兔的实验, 取得了突破性进展。 2015年1月16日, 中国科学院再生医学研究团队联合中国武警脑科医院, 结合间充质干细胞, 使用神经细胞再生支架完成世界首例脊髓损伤“搭桥”手术, 并取得了良好的治疗效果。 如何保证“搭桥”是建立在活性神经细胞上, 而不是已经坏死的神经细胞上？ 如何找到合适的“桥墩”位置, 使“搭桥”的距离尽可能小以保证神经信号传输的保真度能够尽可能的高？ 该文提出的方法可以实现对脊髓损伤后的神经细胞进行精确定位。 光谱分析越来越广泛的被应用在生物医学领域, 对某些疾病的早期发现和无创或微创的高效检测起着至关重要的作用。 神经特异性核蛋白可以用来特异性识别神经细胞, 由于存活的神经细胞才会产生神经递质, 因此, 在动物实验的基础上, 通过蒙特卡洛模型模拟光子在生物组织中的传输, 对平面Oxy建立极坐标转换, 得出光在生物组织中的衰减系数矩阵的计算方法, 对脊髓损伤前后的相同位置进行近红外光检测, 用聚类算法对神经元特异性核蛋白和神经递质的检测数据进行处理, 通过matlab仿真, 得出脊髓损伤前后衰减系数的二维分布图, 确定Oxy平面中脊髓损伤部位体素的X和Y坐标, 在Oxy平面的异常部位选取异常点W与Z轴建立Ozw平面, 最终确定脊髓损伤部位神经细胞的位置坐标。 该方法可以为医生和科研人员在脊髓损伤患者肢体功能重建的研究中提供理论依据。

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。