随着现代雷达隐身与红外隐身技术的飞速发展,不论是空间对地观测,以及空中对地面目标的侦察,各类雷达面临着红外隐身目标的严峻挑战。希望开发一种技术可以解决远程隐身目标探测难题,此外,为获得远程激光干扰能力,急需开发一种能够覆盖宽视场和远距离的新型大功率激光探测技术体制。光纤光学相控阵相干激光雷达（Optical Phased Array Lidar）有高功率、探测精度高和视场覆盖范围大等优点,激光雷达在探测领域相比其他类型激光雷达更具优势,也因此成为当今激光军事技术发展中的一个新热点。目前,光学相控阵激光雷达仍存在许多难点和关键技术需要攻克,其中最为核心的问题是“光学相控阵技术与相干激光雷达技术融合”和远距离探测。因此,开展了对光纤光学相控技术和相干激光雷达技术的研究,并解决其方案的缺点并提出性能优化方案,实现高性能的远场探测能力,并为研制成熟的新体制激光雷达样机提供技术支撑。本文先从理论建模上分析光学相控阵技术和相干激光雷达技术,探究激光雷达探测原理,设计相关硬件系统,优化各系统方案,提高整个系统性能,开展外场实验验证分析。本文主要研究内容如下:构建基于仿生拓扑方法的微通道散热结构模型。针对大功率光学相控阵天线的高热流密度下,散热性能差,热量集中损坏元器件,采用微通道拓扑散热结构。设计了多种类型的微通道拓扑结构,仿真分析了散热性能以及对微通道内部流动特性的分析,其中叶脉型微通道拓扑结构散热性能最佳,将相控阵天线在2 kW/m2的热流密度下将温度降为25.7°。基于对流传热和流体力学基本理论研究了新型微通道结构传热原理,分析了其具体参数对散热性能的影响。通过对微通道结构参数进行优化设计,得到最优性能的微通道散热拓扑结构,为今后光学相控阵散热结构设计提供技术支撑。提出了针对光学相控阵性能的优化方法。鉴于光学相控阵主光束的栅瓣对远场目标探测距离和精度的影响,采用基于遗传算法优化阵元间距的设计方法来抑制栅瓣。对于经典的遗传算法（Genetic Algorithm,GA）常常会陷入局部最优解,对其交叉方式进行了改进,得到最佳寻优结果。利用改进遗传算法对光学相控阵阵元间距进行优化,优化后的不等间距阵列对栅瓣抑制效果明显。利用该优化算法,研究了基于子孔径（Sub-aperture,SA）的多波束阵列的栅瓣抑制效果,比较了在不同光束转向角度下的栅瓣,为光学相控阵相干激光雷达系统的参数设计和性能优化提供了依据。探讨了光学相控阵技术结果校验方法,对光纤光学相控阵光束控制技术进行验证。针对光纤中热噪声和机械振动造成光学相控阵中各光束相位抖动而造成远场光束偏移,采用SPGD算法的光束锁相控制技术,提升目标表面能量集中度,使中心条纹对比度提升了 5 1.2%。利用光纤光学相控阵和锁相控制系统搭建了一组具有58°×32°的宽视场和0.98°的窄波束转向角的一维和二维光束扫描系统。在上述理论基础上对光学相控阵控制模式进行了分析,对锁相周期和扫描周期的灵活组合,为光学相控阵相干激光雷达系统的探测和跟踪提供了重要技术依据。基于OPA相干激光雷达探测系统中最主要的技术问题是从光学相控阵天线发射调制激光经过目标后向散射信号中估算出远场目标信息。其中涉及到本振光信号和回波信号光在探测器表面混频,对两平面波的调准和场匹配问题进行分析,分析了平面波失调对相干探测技术的影响,经过理论分析,证明采用聚焦光束相干结构可以降低空间调准的要求。针对目标后向散射回波信号中的噪声和杂波干扰目标信息参数的提取,使用匹配滤波对回波信号进行降噪处理,再进行傅里叶变换得到目标信息,利用光学相控阵的光束控制技术对探测视场2km内的目标进行探测。