相控阵是通过对每个阵元进行相位调节，实现波束偏转的阵列系统。光学相控阵工作于光学频段，相较于传统的机械控式光束扫描技术，它具有响应速度较快、分辨率高、指向性好等优点。随着光子集成技术、特别是能够兼容CMOS工艺的硅基光子学技术不断发展，硅基光学相控阵成为实现芯片式光束扫描装置的有效解决方案，是目前研究的热点。　　本文首先对光学相控阵的研究现状进行了调研，并讨论了目前技术方案存在的问题。目前硅基光学相控阵实现二维光束扫描主要有两种途径，一种是单波长光源方案，在两个方向均使用相位调制。单波长方案要求集成度较高的二维阵元，以得到较好的性能，因此工艺要求高、相调能耗高、控制电路复杂。另一种是采用可调光源，在一个方向使用相位调制，另一方向使用波长调制。可调光源方案的光源价格高，而且波长调节范围有限，实现的光束扫描范围较小，限制了硅基光学相控阵的应用。　　其次，本文介绍了光学相控阵的原理和仿真算法:分析了平板波导的导模原理和光栅耦合的基本理论，讨论了波导光栅需满足的相位匹配条件和衍射方程，为波导光栅的设计提供理论指导;对光学相控阵的物理模型和理论进行讨论与阐述，推导出了相控阵实现偏转所遵循的相位控制的规律;同时对本文仿真设计所采用的主要算法时域有限差分算法进行了研究，为后面的仿真设计提供了理论指导。　　随后，本文研究了硅基的光学相控阵，提出一种结合相位控制和不同周期光栅发射器的点阵扫描法，实现了大角度的二维光束扫描。文中给出了光学相控阵整体的设计方案，并对方案中用到的波导、光栅天线、光学分束器、光路选通器等具体器件进行了设计与优化。设计了脊波导的结构，并在脊波导上进行刻蚀得到光栅，得到了光束宽度为5°，耦合效率为0.48的设计结果;设计了基于多模干涉耦合器的光路分束器和选通器等器件，得到了传输效率高，尺寸较小、易于集成的设计结果。　　最后，本文详细介绍了实现大范围二维光束扫描的点阵扫描法，并通过密度加权，对相控阵进行优化，得到二维的光束扫描结果，并将得到的结果与已经报道的结果进行了对比，分析了各自的优缺点。本方案仅使用单波长的光源即可实现120°×100°的扫描范围和超过16×400个可分辨点。此光束扫描装置在使用时，同一时刻仅需要一部分有源器件工作，大幅降低了相调所需的电能耗。本文提出的点阵扫描法，为实现大扫描范围、低成本和低功耗的二维光束扫描装置提供了一种有前景的解决方案，尤其适用如智能移动设备、可穿戴设备等对性能、功耗、成本的要求严格的领域，极大的提升了硅基光学相控阵的实用性。