中文摘要：

微波相控阵技术实现了微波雷达波束告别机械扫描的无惯性电子扫描，成为雷达体制上的重大突破。近年来，随着激光雷达的日益普遍，光波相控阵技术的研究越来越成了研究热点。他的研究意义不仅在于可以光控或电控激光雷达的波束方向，另外，也可以广泛应用于光通信，光学成像等领域。然而，由于光波长的微米量级较之微波波长短的太多，以致相应器件的制造工艺难度非常大，从而制约了光波相控阵技术的发展。本项目申请利用独到的方法实现光波相控阵技术。我们的设计思想是让组成阵列的光纤之间产生等长度差，如同AWG的原理，这样，光纤之间的等长度差可以产生光纤之间的等相位差。我们的另一个设计思想是控制光波长，通过改变光波长?来控制等位相差以达到控制光束方向的目的。这种方法比起以往所述的方法来，在制作上要简单得多，突破需要大量的电路和复杂的控制，简单可行，在理论上，可以实现波束一维的无旁瓣自由扫描。

结论摘要：

光学相控阵（OPA）原理上源于微波相控阵，具有抗干扰、高速、无惯性、高灵敏度等特点。针对OPA单元尺寸受到波长限制的问题d≤λ/2，我们提出了新的相位控制方法、非规则阵列光学相控阵（IOPA）设计等思想，进行了相关的理论分析和研究，并分别利用集成波导和光纤实现了两种实际可行的新型OPA的原理性验证实验。主要工作如下 1．提出了一种波长控制一维IOPA的理论模型，论证了可行性。分析表明，该方案旁瓣低、无栅瓣扫描角度限制。由于单元间距尺寸提高到几十微米量级，故在制作上比以往的OPA要容易很多。 2．应用平面光波导工艺，在SOI晶片上制作了单元为1×16和1×32的波长控制IOPA器件，并完成了原理性验证实验。 3．给出了光纤实现OPA的理论分析，并利用模拟退火算法实现了光纤OPA的优化设计。 4．搭建了基于反馈优化调节思想的OPA系统，分别对单元为2×2和1×4的光纤出射阵列进行了二维和一维光纤OPA的原理性验证实验，初步实现了简单的一维和二维波束成形与波束扫描。 5．进一步提出了非规则排列阵列理论应用于设计非规则阵列波导光栅，在理论上导出了该新型阵列波导光栅的傅立叶光学模型。