液晶相控阵技术是雷达技术与工程光学结合起来的一种新兴的雷达体制技术，其简单的操作手段（电控）、实现方式（加载电压代码）及优良的硬件条件（驱动电压低、体积小、质量轻等）使得此技术在各个领域（雷达探测、光学图像、光通信、激光光束整形及自适应光学等）中占据重要的位置，成为各行业争相研究的热点。利用液晶的光电效应将电压加载到液晶上，形成特定的相位波阵面，最终得到期望的偏转波束是此项技术实现波束偏转的基本原理。而在实现过程中，如何对实际波束进行有效控制以达到期望的高精度、高效率偏转是此项技术亟需解决的问题及重点研究方向。本文借助具体的自然基金项目，建立了液晶相控阵衍射及波束控制模型，围绕相位恢复及波束优化两方面展开以下工作：1、理论分析了液晶的光电效应、波束偏转原理，建立完善的光学衍射模型及波束控制模型。对比传统光学模型与角谱衍射模型得出最精确的传播模型，比较基于周期台阶数和基于相位差的波束控制模型得到最精准的波前调制模型，实现波束在可扫描范围内可分辨的连续偏转。2、结合实际情况给出影响波束质量的因素，对各个模块定性分析，选取参数值范围，建立综合模型，为参数优化及后续的波束控制算法奠定理论基础；3、针对误差因素导致的波阵面畸变现象，提出几种波前相位恢复算法，以解决波束优化过程中需要利用相位信息的问题。从算法的有效性、对初始值敏感程度、抗噪性能及输出面面数、距离敏感程度等方面分别给出对比，找出优劣势，在此基础上提出一种融合多个面误差信息的相位恢复算法，该算法不仅能在以上性能上有所改善，且算法实施不依赖于输入面信息，更易实现；4、针对误差因素导致的波束性能下降而达不到理想状况的情况，给出波束质量两个指标—精度和衍射效率。对高精度优化提出两种算法，分别以远场波束和波阵面为优化目标，两种算法均能有效提高波束精度。对高效率优化提出一种基于转轴法的波束优化算法，该算法能很好地提高衍射效率，且在迭代速度上相对于传统算法有较大改善。