光波导相控阵具有扫描角度大、响应速度快、驱动电压低等特点,是激光扫描技术最有潜力的研究方向之一。受到制作工艺的限制、入射光及驱动电压误差等因素的影响,光波导相控阵出射光束存在明显的旁瓣,引起能量分散、衍射效率低等问题。因此,研究光波导相控阵光束校准及优化方法,对于提高光波导相控阵光束质量具有理论意义和应用价值。首先介绍了光波导相控阵的基本原理,包括光波导相控阵光束扫描系统的组成、光波导相控阵的控制方法以及评价光束质量的参数。依据平板光波导理论和波导耦合原理,得到了耦合效应下光在光波导阵列内的场分布函数,并以此进一步推导得到自由空间中的光束分布函数,建立了光波导相控阵场分布模型。依据该模型系统分析了光波导阵列结构参数、入射光、驱动电压等可能影响光束质量的因素。仿真结果表明,结构参数中的芯层厚度、材料折射率误差对光波导阵列出射面振幅和相位分布的影响最为明显,产生非理想的相位分布引起光束畸变。为了改善光束质量,开展了基于相位恢复的光束校准与优化方法的研究,主要包括三个主要阶段:电压、相位校准和光束优化。电压校准是对驱动控制系统的调整,提高加载电压的精度;利用远场光强分布恢复光波导出射面光束的相位分布,得到加载电压与实际相位的关系,进而实现相位的校准;光束优化则是通过对相位的进一步调整实现光束质量的提升。仿真结果表明,本文所提出的相位恢复算法在信噪比大于10d B,接收面范围大于?40~40时,恢复相位的误差小于0.1 rad。当恢复相位的误差小于0.1 rad时,相位误差对优化后光束质量的影响相对较小。该方法可以有效的提高光波导相控阵的光束质量,是实现光束高质量、高速扫描的关键步骤。