Estou trabalhando num projeto em que me deparei com a situação de ter que enviar um array em javascript para um arquivo em php, via ajax. Encontrei na net uma solução interessante e estou postando aqui. Estou usando o framework de javascript mootools, mas a solução pode ser adaptada conforme sua preferência. Infelizmente perdi o link do lugar onde encontrei para dar o devido crédito.

//exemplo de um request simples
var meuRequest = new Request({
   url: 'minhaPagina.php',
   method: 'post',
   onComplete: sua ação ao terminar o request
});

//transformando o array em objeto
var meuObjeto = new Object();
meuArray.each(function(item, indice){
   meuObjeto.set('meusItens[' + indice + ']', item);
});

//enviando como query string
meuRequest.send(Hash.toQueryString(meuObjeto));

O array poderá ser acessado no PHP como $_POST['meusItens']