Los instrumentos ópticos modernos emplean modelado, manipulación y detección de luz en diversas dimensiones espaciales, espectrales y temporales. El diseño óptico eficaz requiere modelar una gran variedad de efectos ópticos, incluidos materiales ópticos no lineales, polímeros avanzados y nanocompuestos, y la capacidad de hacerlo puede ampliar el espacio de diseño y posibilitar soluciones innovadoras. La identificación de las mejores soluciones de diseño requiere una comprensión profunda de los métodos físicos y computacionales involucrados, que combinan varios enfoques de modelado óptico, que van desde algoritmos analíticos de película delgada hasta rigurosos solucionadores de Maxwell. La computación paralela masiva que utiliza arquitecturas modernas de hardware y software y algoritmos de optimización avanzados impulsan el desarrollo de la óptica computacional y su creciente número de aplicaciones en el diseño óptico moderno.