Die Optimierung von Beschichtungsprozessen für hochpräzise und komplexe Optiken, wie Laserspiegel für Intracavity-Anwendungen oder dispersive Spiegel für Ultrakurzpulslaser, wird heutzutage noch hauptsächlich empirisch durchgeführt. Die Verwendung des Virtual Coater-Konzepts erlaubt hingegen eine tiefgreifendere Analyse der zugrundeliegenden Mechanismen, die einen Einfluss auf die Beschichtungsprozesse besitzen. Infolgedessen erlaubt die Simulation unter diesem Aspekt weiterführende Optimierungen, als dies mit empirischen Methoden möglich wäre, sowie auch Studien zum Einfluss verschiedener Prozessparameter ohne den meist großen Aufwand einer experimentellen Realisierung. Das Virtual Coater Konzept vereint hierbei verschiedene Simulationsmethoden auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen in einem Multiskalenmodell. Dies beginnt bei der Simulation des Materialtransports in der Beschichtungskammer im Bereich von Zentimetern und Minuten, welche mittels Direct Simulation Monte Carlo oder Particle-In-Cell Monte Carlo Methoden realisiert wird. Die Simulation des Schichtwachstums findet dagegen auf atomarer Skala statt, mit einer maßgeblichen Zeitskala im Bereich von Femto- bis Pikosekunden , und wird mit Molekulardynamiksimulationen durchgeführt. Darauf aufbauend können zudem mit quantenmechanischen Rechenmethoden, im Wesentlichen auf Grundlage der Dichtefunktionaltheorie, die elektronische Struktur und die optischen Eigenschaften der virtuellen Materialien berechnet werden. Die quantenmechanischen Methoden sind allerdings auf eine geringe Atomanzahl von etwa 100 beschränkt, sodass strukturelle Eigenschaften wie Leerstellen und Poren nur schlecht behandelt werden können. Für die Kombination der Struktureigenschaften von Poren mit den optischen Eigenschaften der entsprechenden dichten Materialien wird die „Effektive Medium Theorie“ verwendet. Diese umfassende Beschreibung des Beschichtungsvorgangs erlaubt somit einen detaillierten Einblick in die Prozesse und die Eigenschaften der virtuellen Materialien, sowie auch den Vergleich mit experimentellen Ergebnissen. Hierbei eignen sich vor allem Werte wie die Dichte, Oberflächenrauheit, Stress und Brechungsindex und die Absorption für den Vergleich mit real existierenden Beschichtungen, um die Güte der Simulation abschätzen zu können.