随着计算机技术的日益成熟，现代光学与微电子学的结合越来越紧密，现代光学在光互连、光信息存储等领域发展迅猛，对光电信息处理的要求越来越高。传统光学元件虽然结构简单，光学性能可靠，但是制作工序繁琐、结构固定单一、重量或体积上带来不便，已经不能满足日趋复杂的波前变换的需求。近年来，作为一种可编程的光波前调制器件，纯相位液晶空间光调制器（LCOS）通过控制加载在每个像素上的电压，起到对光波波前的调制作用，成为构成实时光学信息处理、光计算等信息光学系统的关键器件，正逐步取代传统的光学元件。由于其低成本，低功耗，无机械惯性，可编程性，高分辨率，衍射效率高等优点，已经广泛应用于自适应光学，多通道成像，数字全息等领域。本文建立了液晶分子对光进行波前调制的模型，分别从液晶的双折射效应和电光双折射效应两方面对液晶分子对光的调制过程进行研究，并分别通过泰曼-格林干涉方法和数字全息两种方法对PLUTO-VIS型LCOS在532nm激光下的强度和位相调制特性进行了测试，并分析了两种方法的优缺点。在此基础上，对反射型LCOS在入射光斜入射下的调制特性进行了研究，理论分析了不同入射角下对其相位调制特性的影响，实验上基于双孔干涉方法下对LCOS的入射角与相位调制、加载灰度与相位调制的关系进行了定量分析。结果表明，随着入射角度的增加，LCOS的相位调制会逐渐减小；随着加载灰度值的增加，相位调制特性将表现的更为明显。与此同时，在数据处理过程中应用了一种图像预处理方法以简化计算。在得到不同条件下LCOS的调制曲线的基础上，利用LCOS的可编程特性，引入相位型菲涅耳透镜，以实现光波前调制的功能。由于LCOS的离散化，对在其上加载菲涅耳透镜的采样问题进行了系统的分析。在满足采样要求的基础上，对生成的透镜分别从透镜焦距、衍射效率和成像质量三个方面进行了测定。最后基于LCOS的可编程性，分别实现了透镜阵列和复合透镜，并进行了初步实验验证。