在激光的实际应用中,根据不同的要求,人们常常需要将激光束光强分布加以整形。例如整形为矩形、圆形等。传统光学元件难以实现这种转换,而用计算全息图效率太低。由于计算机光学元件能充分有效地产生任意形状的光波波面,所以,本文主要涉及到研究计算机光学元件的理论设计、计算机模拟、实验研究。本文主要基于几何理论和标量理论来设计计算机光学元件表面的浮雕高度,文中用几何理论推导出了把高斯光束整形为四个矩形光斑束,正方框形光束、矩形平顶光斑的计算机光学元件表面的浮雕公式;通过计算机辅助设计,计算得到了计算机光学元件表面上的浮雕高度,设计出了计算机光学元件。计算机模拟成像结果与预期得到的衍射图样相符合;文中还讨论了设计参数对成像质量的影响规律。同时,本文还用标量理论设计了把高斯光束整形为双圆斑形光束的计算机光学元件,文中主要是参考改进的GS(Gerchberg-Saxton)算法;通过计算机模拟,得到了计算机光学元件表面的相位浮雕图。计算机模拟得到的成像结果与预期衍射图样相符合;文中还设计了把高斯光束整形为灯笼形光束的计算机光学元件,模拟结果与预期结果相符合。文中对上述两种设计理论得到的模拟结果进行了比较,得出有一定参考价值的结论,随后对利用液晶相位改变原理实现之前设计的相位分布进行了理论和实验的探讨,对今后设计计算机光学元件具有参考性意义。文章的第五章进行了胶片实验和强度型液晶盒实验验证,取得了比较满意的实验结果,并对比了两种实验方法的实验结果,同时也证明了设计方法和理论推导的正确性。