本公开提供一种多光束表面发射波导相控阵，包括：输入波导、分束器、一维相位调制器阵列、分束器阵列、波导阵列以及光栅辐射天线阵列，其中一维相位调制器阵列中的各相位调制器分别与所述分束器各出光路相连，对由分束器输出的光进行相位调制；分束器阵列将经过相位调制器后的每路光分成具有一系列具有设定幅度和相位的波导模式；波导阵列用于传输具有设定分束比的二级分束器产生的一系列具有设定幅度和相位的波导模式；光栅辐射天线阵列将波导阵列中的光耦合到自由空间中，输出二维分布光束阵列。本公开通过多光束表面发射波导相控阵，通过波导单元和光栅辐射天线，将片上波导中的激光耦合为空间的宽覆盖二维光束出射。