利用菲涅尔衍射理论推导出高斯型激光脉冲的回波计算方法，建立了斜坡、阶梯和植被三种标准漫反射地物的回波模型，以GLAS（Geoscience Laser Altimeter System）系统为例，通过数值计算得到了标准漫反射地物的回波信号波形，分析了回波波形与三种地物模型参数、光束扫描角之间的关系。仿真计算结果表明：斜坡回波信号波形近似为单个高斯波形，其峰值和脉宽与斜坡倾角、光束扫描角有关；阶梯回波信号波形近似为多个高斯波形，其峰值与光斑内阶梯分布有关;波形的中心位置差与阶梯高度和光束扫描角有关;植被回波信号波形呈现出多个类高斯型，其峰值不仅与植被的位置有关，还与植被的面积有关。这些结论为地形地貌的反演及地表赘源分布的分析提供了理论基础。

讨论了分数傅里叶变换与菲涅尔衍射的关系,提出球面衍射过程就是一种具有尺度因子的分数傅里叶变换,并应用分数傅里叶变换进行衍射光学元件的设计.