传统相控阵天线由于受到孔径渡越时间的限制,只能在相对窄的信号带宽下进行工作。近年来,应用于相控阵天线的光学真延时技术被证明可以消除波束偏斜效应,同时具有重量轻、抗电磁干扰能力强和延时精度高等特点,因此受到广泛关注。随着光子集成领域技术与工艺的不断发展,片上真延时网络实现成为可能,基于片上真延时网络的光控相控阵逐渐成为研究热点。本论文研究可用于二维相控阵天线的集成光学真延时网络（Optical True Time Delay Network,OTTDN）技术,从延时网络架构设计、集成光学真延时线的理论分析、技术实现和性能测试以及其在相控阵雷达波束成形和二维方向波束扫描中的应用几个方面做了深入分析。论文首先分析了相控阵雷达的基本特性参数,论证了光学真延时技术在相控阵雷达中的优势。在此基础上,提出了一种适用于大规模二维相控阵雷达的OTTDN架构,该架构利用行、列整体延时,可大大减少光学真延时线的设计复杂度。然后,在绝缘体上硅平台上设计并制造了基于光开关的可调光延时芯片,延时芯片中包含四路具有不同延时步进的可调延时线,单路最大延时量为677 ps。延时线中,用于提高链路隔离度的光可调衰减器和实时监控光功率的光电探测器间隔分布,这种间隔分布结构,使延时线中辅助器件数量降低一半,有助于减小芯片的尺寸和降低芯片的功耗。芯片体积仅有5.7×15.8 mm2,四路延时线同时工作时芯片功耗为4.32 W。最后,为了实现OTTDN在相控阵雷达中的应用,完成了延时芯片的封装,设计了延时网络的控制电路和控制软件,实现了延时线的高效控制以及不同延时状态的自动调节。论文对光学真延时线、延时网络和控制系统的性能进行了实验测量。实验结果发现,延时芯片中四路延时线的延时精度均小于1ps。基于此精度,仿真分析可得该OTTDN控制的波束指向角误差小于0.5°。在微波暗室中,基于OTTDN的8×8相控阵天线接收系统成功实现了波束的二维扫描,扫描范围均为45°～135°,扫描步进均为5°。在2 GHz～4 GHz,系统最大波束指向角误差小于4°,这其中包含了天线阵元的方向图误差及系统中连接光纤长度切割误差。论文的研究结果表明设计的OTTDN可实现二维相控阵雷达的宽带宽角度扫描,并具有很高的指向精度,为集成光控相控阵雷达的发展提供了技术基础。