进入信息社会以后,技术发展速度巨幅增加,特别是智能技术在最近几年内有了长足的进步,依靠于云计算和大数据的智能化软件已经被广泛应用,但是智能化硬件的相关技术还有待进一步突破,其中最重要的一个环节就是三维感知技术。用于三维感知的硬件主要是激光雷达,目前的激光雷达多利用机械旋转来进行扫描,受到机械结构的限制,体积较大,扫描速度较慢。利用相控阵技术可以避免使用机械结构,得益于硅光子集成技术的发展,已经可以制造出片上的光学相控阵。基于片上光学相控阵技术可以实现微型的高速扫描激光雷达,对三维感知技术有着重要的推动作用。相控阵技术是一种波束扫描技术,它不借助于任何机械结构,通过改变每一个波束发射单元的相位,利用波的干涉效应,实现波束扫描。由于没有机械惯性的制约,相控阵器件可以实现高速可编程的任意扫描。相控阵技术首先应用在微波领域,后被拓展到光学领域,在集成光学技术的支撑下实现了芯片级器件的制造。由于光学波段电磁波波长远远小于微波波段,相控阵技术在光学芯片上的实现遇到了很多新的问题。论文就光学相控阵芯片的抑制栅瓣问题以及测试问题进行了研究。论文的主要内容包括:1、相控阵技术的理论介绍,从电磁波复电场的叠加计算出发,分析了一维和二维相控阵波束的形成机理和栅瓣形成条件。总结了迄今为止出现的多种光学相控阵的结构及性能特点,重点分析比较了硅光集成的光学相控阵中的各类关键光学元件。2、简单说明了光学相控阵的设计思路,并就其中的栅瓣抑制问题进行了较深入的研究,以栅瓣的形成和抑制理论为基础,提出了随机排布和圆形排布的抑制栅瓣方法,并通过仿真计算验证了其栅瓣抑制效果。3、调研并分析了光学相控阵芯片测试需求,提出了具体的耦合、封装、近场观测、远场观测以及相位校准方案,搭建起了芯片的测试平台,利用该平台完成了几个实际硅基光学相控阵芯片的耦合封装和校准测试实验。4、分析了光学相控阵芯片测试中的初始相位校准问题,借鉴微波相控阵的校准方法,提出了适合于光学相控阵的旋转电矢量校准方法,并通过仿真和实验验证了该校准方法的稳定性和准确性。