光束扫描技术在激光雷达（Light Detection and Ranging,LiDAR）、卫星光通信、三维成像等众多前沿的科技领域中具有广泛的应用前景。近年来,随着大规模集成硅光子学制造工艺技术水平的快速提高,集成硅基光学相控阵光束扫描技术由于其体积小、稳定性好（无机械运动）、成本低等优点逐渐成为研究的热点。作为光学相控阵中光的发射单元,发射光栅天线对光学相控阵的性能起到至关重要的作用。然而由于硅和包层材料之间的高折射率差以及有限的硅光子制作工艺精度,光在光栅天线中仅能传输很短的距离（几十到几百微米）就全部发射出去,导致发射光的远场发散角较大,限制了光学相控阵的扫描分辨率。而目前的解决方案大都在光栅长度,工艺复杂度以及相邻光栅间距之间存在制约关系。为了解决这一难题,本论文提出了一种基于亚波长结构的长距离波导光栅天线。该光栅结构设计在SOI（Silicon-on-insulator）平台上。其设计思路是将亚波长尺寸的硅块周期性放置在传统的条形波导两侧的倏逝场区域形成光栅。该结构可以在最小特征尺寸较大的前提下实现弱扰动的光栅,同时利用波导光栅中的连续域束缚态效应可以抑制光的侧向发射。且仅需一次全刻蚀工艺就可以完成。针对提出的亚波长光栅天线结构模型,本论文利用时域有限差分算法定性仿真了亚波长光栅的各结构参数对光栅强度的影响。通过参数优化在最小特征尺寸大于100 nm的前提下设计了单根1 mm长的发射光栅天线并进行了实验验证。得到其光功率在传输1mm的长度之后仍剩余约10%,对应的远场发散角为0.086°。针对发射光栅天线侧向发射较强会导致远场光斑分裂的问题,本论文仿真研究了波导光栅中的连续域束缚态效应。通过优化中心波导的宽度实现了侧向发射散射模式之间的相消干涉以达到连续域束缚态。设计了同时实现弱光栅强度以及侧向发射抑制的发射光栅天线并进行了实验验证。得到其在1550 nm处的远场发散角为0.095°,同时观察到远场光斑的分裂被消除。在验证单根光栅的可行性之后,设计制作了包含16根光栅阵列的光学相控阵。得到在1550 nm处发射光的远场发散角为0.105°×1.954°。同时进行了光束扫描实验。通过扫频激光器控制波长以及热光相移器控制相邻光栅相位差最终实现了二维的光束偏转,视场范围为11.3°×30°。本论文的研究成果为实现大口径硅基集成光学相控阵提供了一种有效的解决方案。