在自由空间光通信、红外对抗和目标跟踪等应用领域中，激光束敏捷控制技术是一个关键性的共性技术。光学相控阵是一种新型的可编程光束控制器件，它的出现不但能解决激光束精确指向、快速灵活控制的空间扫描问题，而且使光电系统的集成度更高，柔性控制能力更强，制造成本更低。美国空军研究实验室声称，“光学相控阵将使光学系统发生革命性的变化”。　　液晶光学相控阵是一种正在发展中的新型器件，许多理论和实际问题有待进一步研究，特别是实现高衍射效率和宽光束偏转范围是器件设计与加工的关键核心技术。本论文通过建立数学模型、编制仿真软件和实际器件的研制，对器件的相位延迟特性及其对衍射效率的影响进行研究，为器件参数优化提供理论依据。　　论文从以下四方面展开研究：　　1、建立一维液晶盒模型，根据 Frank-Oseen弹性连续体理论研究液晶在电场作用下的电压—相移特性，为液晶光学相控阵的盒厚设计以及驱动电压提供参考依据。为克服差分迭代法在电压较高时不能稳定收敛的问题，提出一种基于追赶法的改进的混合差分迭代算法。在模型中考虑了取向膜的厚度，使算法的物理模型更具普遍性。根据该算法，分析了取向膜厚度、预倾角以及液晶盒厚度对液晶电压—相移特性的影响。　　2、按照器件实际结构建立二维液晶盒模型，基于非均匀网格有限差分方法编写液晶盒内的电位分布、指向矢分布、相位分布以及远场衍射光强分布的仿真软件，对器件的相位延迟和衍射特性进行仿真分析。建立仅含两个电极的液晶盒数学模型并提出评价函数，从相位延迟分布均匀性的角度分析边缘场效应影响。　　3、建立锯齿状相位延迟模型，综合分析回程区、最大相位延迟量以及光栅周期三个参数对衍射效率的影响，并用实验验证部分理论分析。结果表明，回程区是影响衍射效率的重要因素。当存在回程区时，最优的最大相位延迟量并不是2π，而是与回程区大小和光栅周期都有关系。另外还分析了电极尺寸、取向膜厚度以及液晶盒厚度对回程区的影响。　　4、在理论分析的基础上，实际加工研制了一维液晶光学相控阵器件，并测试其可编程光束偏转性能。针对在偏转光束两侧各出现一对较强衍射旁瓣的实验现象，提出一种简化的相位分解法和一种解析形式的数学模型，指出两相邻电极之间形成的相位凹陷是产生衍射旁瓣的直接原因，并就相位凹陷对衍射效率的影响进行定量分析。　　研究结果表明，回程区与相位凹陷是影响衍射效率的两个重要因素。其中回程区是器件所固有的无法消除的特征参数，通过减小液晶盒厚度和电极尺寸可以减小回程区大小。而相位凹陷产生的根源在于驱动电极的离散性，通过减小电极之间的间距可以有效减小甚至消除相位凹陷。对于本文中的参数，当电极间距小于3μm时相位凹陷基本消失。