在万物互联的信息时代,智能无人系统有望成为人们出行的必备品。而高性能的传感器又是智能无人系统必不可少的核心环节。激光雷达作为目前火热的高端传感器,受制于传统的机械转动和分立部件构成,有着转动惯性和体积过大等缺陷。利用硅基集成光电子技术,完成波束扫描系统的快速化,微型化是十分有价值的事情。硅基光学相控阵(OPA)是由一组呈现特定相位分布的辐射阵元的阵列技术。通过调节相邻阵元的相位差,实现波束在空间的偏转。本文在相控阵理论的基础上,根据实验室现有的条件,对其进行研究。构建闭环测试系统;对快速搜索算法进行仿真,验证了算法性能;在器件上对蛮力搜索算法和快速搜索算法实测,验证了各自优势;对超紧凑型光学相控阵、位置加权光学相控阵、特殊分布光学相控阵、阵元规模为4×4的光学相控阵面阵和多线扫描OPA系统等器件进行了仿真和实际测试,佐证了设计的正确性和器件功能的可靠性。主要内容如下:1介绍硅光相控阵的原理及相关理论。介绍一般硅光相控阵的构成,对其中关键器件(热光开关,辐射光栅)的重要参数给出测试结果。2构建闭环测试系统。阐述蛮力搜索算法和快速搜索算法的原理;对快速搜索算法软件仿真验证了其可靠性;并在实测中阐明了两种算法的各自优势和适用场景。3对超紧凑型、位置加权型、特定分布型光学相控阵进行仿真和实测,对比证实超紧凑型扩大扫描范围的作用,位置加权和特定分布抑制栅瓣的功能,佐证了功能的可靠性。对阵元规模为4×4的光学相控阵的面阵进行实测,验证了相控阵面阵波束二维方向上偏转的功能。对多线扫描相控阵系统进行仿真,并给出实测结果。验证了其在热光开关选通通道,实现仰角控制;再通过相控阵,实现方位角控制的功能,实现其波束二维偏转的功能。