在当下的科技浪潮中，自动驾驶汽车、智能机器人等智能化系统的兴起使得以激光雷达为代表的激光探测和传感器件颇受关注。对于激光雷达系统来说，快速且精准地完成一定范围内的光束扫描是其得以商用的前提。其中，传统的机械扫描系统因响应慢、高功耗、体型大等问题已逐渐被摒弃，而基于硅波导的光学相控阵凭借着低功耗、高集成度以及全固态化的优势迅速占据了光束扫描器件中的主流。本文对超晶格结构的天线阵列进行了较为全面的研究和分析，并基于绝缘体上硅晶圆及配套的制备工艺制备了这种可用于大角度扫描的波导光学相控阵，通过热光调相及波长调谐，在一维的相控阵结构中实现了二维的光束扫描。本文的主要内容有：
　　(1)对光学相控阵的基本原理进行了详细的介绍与理论推导。从单个辐射单元切入，完整地给出了一维结构中相控阵列远场衍射的光强分布，并以此为基础分析了相控阵在远场扫描过程中主要的性能参数及影响因素。
　　(2)基于超晶格波导的耦合理论及前人的研究工作，对窄间距的超晶格天线阵列进行了全面的分析及优化设计。在扫描范围方面，当天线间的间距优化至0.85μm时，天线阵列最大可实现约122°的光束扫描，3dB束宽为4.6°(天线数量为20)，旁瓣抑制水平在7.7dB以上；在束宽方面，通过优化光栅的刻蚀深度将远场光束的纵向束宽降低至3.2°。另外，通过1.4~1.6μm范围的波长调谐，光束在另一维度的扫描范围达到34°。
　　(3)在器件设计时分析了相位误差对远场光束的影响，并通过精细的计算对各路波导中的相位进行了初始补偿。重点对光学相控阵器件的热电极部分进行了设计，通过对不同材料、不同尺寸的电极进行了仿真与测试，获得了较为可靠的电极参数。另外，依照硅基光电子器件的工艺流程在微纳平台制备了光学相控阵器件，分析了各类工艺误差对器件性能的影响，并结合实验经验给出了对应的解决办法。
　　(4)在闭环反馈系统中对制备的光学相控阵器件进行了远场扫描特性的测试。以天线间距为0.9μm、阵列规模为1×10的器件为例，在热光调相及波长的调谐下，光束在远场实现了22°×4°范围的扫描(受限于测试系统)，且未观测到栅瓣的出现。通过与仿真结果进行对比，初步验证了基于超晶格结构的光学相控阵在远场实现大范围扫描的可行性。最后，结合实验经验针对这类大角度扫描的光学相控阵器件的测试方案进行了分析与探讨。