光学相控阵技术是一种新型的任意方向光束指向控制技术，具有不受机械传动影响、分辨率高、扫描速度快、体积小、抗干扰和保密性强等优点，在光束精确控制和扫描领域具有广阔的应用前景。但是，光束偏转能力有限是限制光学相控阵进一步发展和实用化的重要因素，需要放大级器件进一步扩展扫描范围。在放大级器件的研究中，基于透射式体全息布拉格光栅的角度放大器技术是目前较为可行的技术之一，对光学相控阵的应用有着重要推动作用。本论文以基于透射式体全息光栅的角度放大器应用于光学相控阵放大级为主要研究内容，对其中涉及的一些关键问题进行了理论分析、数值模拟和实验研究。论文主要内容如下:　　简述了透射式体全息光栅用于光学相控阵放大级的应用背景，从理论研究和实验研究两方面综述和分析了体全息光栅器件的国内外研究现状。　　角度放大器根据其中体全息光栅的个数分类，可以分为基于单路体光栅的角度放大器和基于多路复用体光栅的角度放大器。本论文按照循序渐进的原则，首先对基于单路体全息光栅的角度放大器进行了理论分析和实验研究。介绍了Kogelnik耦合波理论，从光栅输出性能的影响因素、参数优化设计、误差分析和容差优化等方面对体全息光栅进行了系统的理论分析，在实验研究方面，对数值模拟总结的规律进行了验证，并给出了体光栅制作工艺方面的建议。研究结果表明:(1)衍射效率主要受到光栅厚度和折射率调制度的综合影响，角度选择半宽主要受到光栅周期和光栅厚度的影响，光栅周期越大或者光栅厚度越小，则角度选择宽度越大;(2)光栅周期误差、矢量倾斜角误差会造成衍射角偏离，增加读出光波长可以降低光栅周期误差影响，增大光栅后面衍射光所处空间的折射率可以降低矢量倾斜角误差影响;光栅厚度误差通过调节折射率调制度进行补偿，折射率调制度误差通过减小光栅厚度进行改善。(3)震动、光束质量和偏振会极大地影响制作的光栅质量，需要从采用防震措施、优化写入光的光束均匀性以及调整两束写入光偏振平行等方面优化制作工艺，提高光栅的衍射效率和出射光斑质量。　　论文对基于多路复用体全息光栅的角度放大器进行了理论分析和实验研究。在理论研究方面，推导了适用于角度放大器的多路复用体全息光栅的耦合波理论，并与单路耦合波理论进行了比较，针对多路体光栅的串扰问题，提出了三种串扰优化方式。在实验研究方面，对三种串扰优化方案进行了实验验证和分析比较。研究结果表明:(1)当相邻两路布拉格角间隔小于二者角度选择半宽之和时，应使用多路耦合波理论描述不同VHG之间的相互作用结果;当相邻两路布拉格角间隔大于二者角度选择半宽之和时，可用单路耦合波理论近似模拟多路复用体光栅中各路VHG的衍射情况;(2)在复用体光栅中存在次峰抑制效应，产生的原因是多路复用体光栅中各路VHG之间的耦合竞争;(3)增大光栅矢量倾斜角间隔、减小光栅周期、增大介质厚度都可以起到降低复用体光栅中串扰的效果。调整矢量倾斜角间隔可以明显减弱串扰，但会增大布拉格角间隔，极大地降低角放大率;增加介质厚度不改变布拉格角的位置，也不影响角放大率，但需要厚度倍数增加才能起到降低串扰的效果，而实际中厚度不能过大;减小光栅周期数十纳米量级即可降低串扰，但也会对角放大率的造成影响，影响较第一种方式要小，这种方式对于布拉格角位置的改变，可结合矢量倾斜角的调整进行校正。因此实际中应根据具体应用需求，结合以上三种优化方式进行综合设计。