En esta Tesis se presenta una completa caracterización y modelización de diferentes fotopolímeros para cada uso particular. Se han fabricado y caracterizado Elementos Ópticos Difractivos (EOD) estáticos en diferentes composiciones, como las basadas en polivinilalcohol acrilamida (PVA/AA) y uno de los fotopolímeros más biocompatibles que existen, desarrollado por el Grupo de Holografía y Procesado Óptico de la Universidad de Alicante, llamado Biophotopol. Además, se ha utilizado un nuevo material holográfico, el fotopolímero holográfico con moléculas dispersas de cristal líquido (H-PDLC), que permite la fabricación de EODs dinámicos sintonizables. Para alcanzar este objetivo, se han desarrollado arquitecturas híbridas óptico-digitales con moduladores espaciales de luz por transmisión y por reflexión con el fin de estudiar las propiedades de los EOD registrados en los materiales. En este sentido, la inclusión en los dispositivos experimentales de un modulador espacial de luz con tecnología de cristal líquido sobre silicio (LCoS), de alta resolución y un pequeño tamaño de pixel, permite llevar a cabo el registro de EODs complejos como redes en diente de sierra o lentes difractivas. Se han analizado diferentes formulaciones de los materiales empleando técnicas avanzadas de medida para determinar los principales parámetros físicos que gobiernan el comportamiento de los fotopolímeros durante el registro de EOD. Partiendo de un modelo de difusión previo, se han implementado diferentes mejoras y se ha estudiado la validez del mismo para diferentes composiciones químicas y EODs. Este modelo permite obtener una idea exacta de la mejor distribución de intensidad necesaria para registrar cada EOD en los fotopolímeros, no sólo en los perfiles más simples sino en perfiles más complejos como los ya mencionados