Die Arbeit behandelt die Berechnung, Herstellung und Anwendung Diffraktiver Optischer Elemente (DOEs), deren Zusammenspiel eine Vielzahl neuer Probleme offenbarte, die in dieser Form zuvor noch nicht behandelt wurden. Ziel war die Verbindung dieser Teilgebiete zu einer Gesamtkette, um eine Qualitätsverbesserung der DOEs zu erreichen und dadurch neue Anwendungsfelder zu erschließen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden DOEs für eine Reihe von Anwendungen konzipiert, die im Detail besprochen werden und an denen die Wichtigkeit der Verbindung von Design und Herstellung eindrücklich demonstriert werden kann. Am Beispiel des neuartigen Dual-Layer DVD Pickup-Systems wird deutlich, wie effizient der Einsatz von DOEs vor allem auch in Low-Cost Systemen sein kann. Weitere vorgestellte Anwendungen sind z.B. die Speckle-Reduktion für Laser-TV, sowie zwei Anwendungen für Hochleistungsdiodenlaser: die asphärische Korrektur von Linsen mit Subwellenlängen-Gittern und die Strahlumordnung mit Arrays von geblazten Gittern. Die wichtigsten bestehenden Berechnungsverfahren (analytische und iterative) für DOEs wurden untersucht, modifiziert und erweitert (z.B. Finite-Elemente Methode). Es wurden neue Optimierungsalgorithmen (u.a. für Fan-Out Elemente und geblazte Liniengitter) entwickelt, die Einschränkungen und Fehler einbeziehen, die sich durch die Herstellung zwangsläufig ergeben, wodurch sie deutlich höhere Beugungseffizienzen erreichen können. Umgekehrt wurden, von der Anwendung ausgehend, Anforderungen formuliert und auf die Herstellungstechnik übertragen. Hierzu wurde ein Laserlithographiesystem entwickelt, mit dem qualitativ hochwertige DOEs mit hoher Auflösung (Spotdurchmesser ca. 700-900 nm, Positioniergenauigkeit: 20 nm) hergestellt werden konnten. Durch die Implementation eines vektoriellen Schreibmodus konnte eine sehr präzise Darstellung von Kurven erreicht werden. Zur axial und lateral hochauflösenden Vermessung hergestellter Strukturen wurde ein Weißlichtinterferenz-Mikroskop aufgebaut an dem verschiedene Meßverfahren untersucht und auf ihre Eignung zur Vermessung der Topographien der hergestellten DOEs beurteilt wurden.