Simulationen ergänzen bzw. ersetzen immer öfter reale Messungen, da sie in der Regel kostengünstiger und zeitsparender sind und den Vorteil haben, die zugrunde liegenden Zusammenhänge leichter verstehbar zu machen. Am ILM wurde eine Reihe von Software-Tools zur Simulation der Lichtausbreitung in streuenden Materialien, wie biologisches Gewebe, die Atmosphäre oder Kunststoffe, entwickelt. Diese ermöglichen die Berechnung der Lichtausbreitung auf nano-, mikro-, meso- und makroskopischen Skalen.

Für die Berechnung der Lichtausbreitung in nano- und mikroskopisch großen Strukturen (bis rund 100-mal (in 3D) bzw. 1000-mal (in 2D) der Lichtwellenlänge) wurden am ILM drei Maxwell-Solver implementiert. Für photonische Anwendungen in der meso- und makroskopischen Skala wurden analytische und numerische (insbesondere die Monte-Carlo-Methode) Lösungen der Strahlungstransportgleichung abgeleitet bzw. entwickelt. Mögliche Anwendungen reichen von der Vitalparameterbestimmung etwa am Finger oder am Handgelenk über das Farbmanagement von Kunststoffen bis zum autonomen Fahren bei Schlechtwetter.