针对液晶空间光调制器阵元间相位调制量偏差降低光束衍射效率的问题，提出基于样条插值的液晶空间光调制器衍射效率优化方法。依据泰曼-格林干涉原理，搭建了相位调制系统。对调制器加载阶梯变化的灰度图，通过计算干涉条纹移动量，绘制液晶空间光调制器相位调制曲线。采用三次样条反插值法对相位调制曲线进行校正，实现对相位调制量的相位补偿。搭建液晶空间光调制器衍射效率测试系统，对所提优化方法进行实验验证，并与随机梯度下降法进行了对比。结果表明：当光束偏转角度为1.56°、0.78°、0.39°、0.19°时，文中所提方法提高了30%~40%的光束衍射效率，相较于随机并行梯度下降法，衍射效率提高了2%~8%。该方法有效抑制了栅瓣能量，提升了主瓣光束衍射效率，克服了随机并行梯度下降法迭代次数多，优化速度慢，易陷入局部最优的缺点。

为了表征光束倾斜入射下液晶偏振光栅的衍射特性，提出了液晶偏振光栅斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型建模方法。该方法利用吉布斯自由能方程，求解液晶分子指向矢，得到驱动电压与液晶分子倾斜角的表达式，推导出斜入射角度与相位延迟量之间的关系，结合扩展琼斯矩阵表征不同入射角度下液晶偏振光栅的透过率，通过矢量衍射理论，建立了斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型。该模型不仅可以定量求解不同斜入射角度下液晶偏振光栅衍射效率，而且能够实现衍射效率最优时驱动电压的标定。通过仿真分析和实验对该模型的有效性进行了验证，结果表明：光束入射角度从0°倾斜到10°时，最优驱动电压由2.2 V降低到2.0 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到78%；光束入射角度从0°倾斜到−10°时，最优驱动电压由2.2 V升高到2.4 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到74%。