目前的激光雷达系统,通常采用机械光束偏转技术,它能够实现大视场、高功率光束扫描。但存在体积庞大、系统复杂、扫描速度慢、不可随机指向等缺点。近年来,随着微光学器件基础研究的不断发展和制备工艺的日益精进,以液晶相控阵为代表的非机械式光束偏转技术成为光束控制领域的研究热点。但由于液晶相控阵器件存在光学回程区,其偏转范围和效率都受到限制。而液晶偏振光栅是一种超薄的衍射光学元件,在理想情况下可以达到近100%的衍射效率且最大偏转角也达到了实用水平。为此本文开展了基于液晶偏振光栅的大角度光束偏转技术研究,主要研究内容如下:(1)基于光传输矩阵理论,系统研究液晶偏振光栅的结构对衍射特性的影响机制。并利用时域有限差分工具对液晶偏振光栅的光束偏转原理进行了仿真模拟,结果表明,时域有限差分仿真与方程的解析表达式结果有良好的一致性。理想情况下单级次衍射效率可达到99.6%。其次对单片液晶偏振光栅进行测试并验证光束偏转性能。结果表明0级光无法消除,通过给液晶偏振光栅施加2V电压,0级光完全消除,进而很大程度上提高了±1级的衍射效率,衍射效率基本稳定在95%左右。(2)针对单片液晶偏振光栅很难实现多角度及大视场的光束偏转的问题,设计将多个液晶偏振光栅级联,介绍了两种液晶偏振光栅的级联方式。理论对比分析改进的粗偏模块设计比二进制粗偏模块设计的透过率高3.71%。针对液晶偏转光栅的级联需要多路驱动电压的问题,本文设计了一种基于MCU的多路液晶可编程控制器,同时控制多路不同周期的液晶偏振光栅,实现对光束偏转角度的灵活控制。并对控制器的功能进行了验证。(3)搭建液晶偏振光栅大角度光束偏转实验平台,针对光通过级联液晶偏振光栅的有效区域的同一位置衍射效率降低的问题,利用改进的粗偏模块设计构建光束偏转实验装置,通过控制器施加不同驱动电压来测量光斑能量,得到衍射效率随电压的变化关系曲线,实验结果表明,当电压在2-2.5V范围内时,衍射效率达到最高。最后利用实验测得的精确电压值,在1064nm波长下实现了角度分辨率为1°、视场为12°、系统偏转效率为70%以上的一维光束扫描。本论文的研究为国内基于液晶偏振光栅的大角度光束偏转系统的实用化进程奠定了基础。