光学相控阵天线作为下一代光学天线的代表,已经成为近些年国际光学领域的研究热点,液晶方案相比当前诸多方案,更接近工程应用,具备诸多优点:驱动电压低、功耗低、集成度高、体积小、配套产业成熟,能够广泛应用于空间光通信、激光雷达等诸多光束控制系统中。多波束控制(“一对多”)、激光合束(“多对一”)是诸多光束控制场景的典型需求,随着激光路数的增加,激光功率密度随之增加,因此提高液晶光学相控阵器件的耐受阈值的研究势在必行。本文以传统的透射式液晶光学相控阵器件结构为基础,通过模型重构、材料改性、结构优化等方式,提高了器件的耐受功率阈值,实现并基于此提出一种基于液晶移相器的光学合束方案。主要研究内容包括:(1)建立激光诱导的透射式液晶光学相控阵的热力学模型。对于激光引入的温度效应的原因进行分析。对温度影响下器件的性能恶化、近场相位畸变、远场光束质量恶化,进行过程仿真和理论分析。(2)研究了液晶光学相控阵器件中对激光的主要吸收膜层—透明导电膜层的替代方案和改进设计,提出了一种六边形蜂窝状的结构,在减薄ITO的膜厚度基础上,进一步减少50%的吸收,对新结构下的器件进行了电场仿真,电势分布的均方根值为0.115,满足器件的正常工作需求。(3)针对器件上产生的热量分布,提出了一种可以适用于透射式液晶光学相控的散热结构——微通道结构,散热固体材料为对1064nm光透明的硼系化合物材料,其导热系数高,再通以与其折射率匹配的散热液体进行热量循环带走器件上的热。通过对此散热结构中的散热液体流速进行合理设计,可以使之不产生光束湍流,满足高功率阈值液晶光学相控阵系统的需求。通过多次优化制造工艺条件,开发出高激光功率阈值的透射式液晶光学相控阵,并对其U-phi和偏转特性进行了测试。经过等效实验测试,在入射激光功率为250W时,器件的温升仅有11.2℃。(4)基于液晶光学相控阵提出一种激光合束系统,并进行一维合束偏转实验。实验对液晶光学相控阵加载了以500?rad为步进,从0?rad到15500?rad的转向角,给出了实际偏转效果图,并对相对转向误差进行了计算。当转向角较小时,相对误差呈波动性,相对转向误差的均方根为0.025。