液晶光学相控阵(LCOPA)技术是一种实时可编程的电控波束扫描技术,其在空间激光通信、激光雷达、激光武器和自适应光学探测等多个领域起到至关重要的作用。LCOPA采用驱动电压低、相位调制深度大的向列相液晶作为光学移相材料,器件具有无机械惯性、高精度光束指向、捷变波位切换、低SWaP(大小、重量和功耗)等优势。本文以液晶光学相控阵为核心,在波束控制算法、波控器硬件构架方面进行深入研究和原始创新。主要研究内容如下:1)构建液晶光学相控阵远场波束相干理论模型,实现更小波束扫描跃度、双波束生成等波控算法。提出一种“子孔径相干”的波控方法:首先研究子孔径相干原理及算法,然后研究子孔径相干法对远场的影响;当步进角度step??小于波束宽度main??时,能实现超高分辨率扫描;当步进角度step??接近于波束宽度main??时,能实现波束蠕动扫描;当步进角度step??大于波束宽度main??时,能实现双波束扫描。通过理论仿真,波束扫描跃度可达到6μrad。2)建立基于光学相控阵捷变扫描特点的目标捕获概率模型,并提出基于捷变扫描特点的快速目标捕获方法。研究光栅扫描、螺旋光栅复合扫描以及“高斯捷变扫描”这三种情况下的捕获时间与捕获概率的关系。针对本文提出的“高斯捷变扫描”方法,本文假设不确定区域为?30?X?30,?30?Y?30,即不确定区域扫描点数为3721个点。通过理论仿真,该方法相比于光栅扫描和螺旋光栅复合扫描在满足捕获概率为70%的条件下,扫描点数降低了1000点。在扫描点数为3721的情况下,高斯捷变扫描方法捕获概率提高了15%。3)搭建液晶光学相控阵验证试验平台,进行相关波束赋形方法等原理性验证试验。研究实现子孔径相干的波控方法:通过超高分辨率波束扫描实验,使用质心法测量出的波束扫描跃度为6μrad,与本文关于超高分辨率波束扫描的理论仿真结果吻合;通过波束蠕动扫描实验,使用高分辨率CCD获取远场波束的偏转位置,与本文关于波束蠕动扫描的理论仿真结果图吻合;通过双波束扫描实验,使用高分辨率CCD获取远场波束的偏转位置,与本文关于双波束扫描的理论仿真结果图吻合。超高分辨率扫描、波束蠕动扫描和双波束扫描验证本文提出的子孔径相干波控方法的正确性。