近年来，随着无人驾驶、激光打印等技术在军事和民用领域的兴起，高精度的成像识别和目标探测也受到了广泛的关注。激光雷达因为其在时域、频域、空域拥有极高的分辨率而在上述领域中有着极大的发展潜力。　　传统的激光雷达多采用机械偏转、晶体控制(电光晶体、声光晶体)等扫描方式进行光束扫描。机械偏转的方法响应速度慢，控制精度低。而声光调制和电光调制虽然不需要机械运动进行扫描，但偏转范围通常很小，只能够在适用小范围光束偏转的场景中应用。光学相控阵无需采用机械转动结构实现光束扫描，具有扫描速度快、灵活、指向精度高等优点，在光束扫描方面具有广阔的应用前景，是激光雷达发展的一个重要方向。基于绝缘体上硅(silicon-on-insulator,SOI)的光波导相控阵因为其响应速度快，控制电压低，扫描范围大、集成度高的特点，是近年光学相控阵研究的热门方向。　　本文对光学相控阵列的国内外研究进展进行了调研，分析了光波导相控阵列的独特优势，对一维和二维光学相控阵的光束扫描特性进行了详细的理论分析，并对影响一维光波导相控阵的扫描特性的因素进行了研究和解析计算。光学相控阵的扫描范围可以通过减小其单元间距进行增加，但是单元间距的减小会在阵列中引起相互耦合。本文介绍了超晶格波导阵列的基本原理和设计思路，改变波导阵列中的不同波导的宽度设计出了间距为0.9μm的低间距波导阵列进行了仿真验证，将其应用于光栅发射阵列中，设计出了一种间距小同时相互耦合强度低的新型光栅发射阵列并进行了仿真验证。本文最终利用上述的光栅发射阵列设计出了一种新型的超晶格光学相控阵列，采用了数值计算和解析计算两种方法进行仿真验证，仿真结果显示该阵列能够在信噪比为-7dB的情况下在1m处的远场情形下达到106°的扫描范围，与此同时还设计并制备了一种阵列数目为16，间距为3μm的基于SOI的光波导相控阵器件。