JP2023099110A - 同時の測距距離および速度測定のための、複数個のレーザおよびコヒーレント受信器の相補的変調に基づくｌｉｄａｒシステム - Google Patents

Abstract

【課題】標的の距離および速度を決定するための、ＬＩＤＡＲシステムおよび方法を提供する。【解決手段】ＬＩＤＡＲシステムは、正の周波数掃引を有する第１のレーザビーム、および、負の周波数掃引を有する第２のレーザビームからレーザ場を生成するように構成されるレーザバンク６２と、光学コンバイナ６５と、光学結合器６３と、フォト受信器６６と、制御回路６９とを含むことができる。光学結合器６３は、レーザ場の第１の部分を標的に導くことを、第１の部分が標的により光学コンバイナ６５に反射させられるように行う。光学コンバイナ６５は、レーザ場の部分を光学的に組み合わせることができる。レーザ場の光学的に組み合わされた部分による、出力、Ｉ出力６７およびＱ出力６８。制御回路は、よって、標的の距離に対応する名目うなり周波数、および、標的の速度に対応する周波数偏移を決定することができる。【選択図】図５

Description

関連出願の相互参照
［０００１］本出願は、２０１８年５月１０日に出願された、ＬＩＤＡＲ ＳＹＳＴＥＭ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＣＯＭＰＬＥＭＥＮＴＡＲＹ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ ＯＦ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＬＡＳＥＲＳ ＡＮＤ ＣＯＨＥＲＥＮＴ ＲＥＣＥＩＶＥＲ ＦＯＲ ＳＩＭＵＬＴＡＮＥＯＵＳ ＲＡＮＧＥ ＡＮＤ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ（同時の測距距離および速度測定のための、複数個のレーザおよびコヒーレント受信器の相補的変調に基づくＬＩＤＡＲシステム）と題された、米国仮特許出願第６２／６６９，８０３号、２０１８年５月１０日に出願された、ＬＩＤＡＲ ＳＹＳＴＥＭ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＬＩＧＨＴ ＭＯＤＵＬＡＴＯＲ ＡＮＤ ＣＯＨＥＲＥＮＴ ＲＥＣＥＩＶＥＲ ＦＯＲ ＳＩＭＵＬＴＡＮＥＯＵＳ ＲＡＮＧＥ ＡＮＤ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ（同時の測距距離および速度測定のための、光変調器およびコヒーレント受信器に基づくＬＩＤＡＲシステム）と題された、米国仮特許出願第６２／６６９，８０１号、および、２０１８年５月１０日に出願された、ＬＩＤＡＲ ＳＹＳＴＥＭ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＭＵＬＴＩ－ＣＨＡＮＮＥＬ ＬＡＳＥＲ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＳＩＭＵＬＴＡＮＥＯＵＳ ＢＥＡＭ ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＯＦ ＴＡＲＧＥＴ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ（標的環境の同時のビーム走査のための多チャネルレーザモジュールに基づくＬＩＤＡＲシステム）と題された、米国仮特許出願第６２／６６９，８０８号の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの優先権を主張するものであり、これらの米国仮特許出願の各々は、ここに、その米国仮特許出願の全体が本明細書において参照により組み込まれている。

［０００２］本出願は、さらには、後に続くＰＣＴ出願：ＬＩＤＡＲ ＳＹＳＴＥＭ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＬＩＧＨＴ ＭＯＤＵＬＡＴＯＲ ＡＮＤ ＣＯＨＥＲＥＮＴ ＲＥＣＥＩＶＥＲ ＦＯＲ ＳＩＭＵＬＴＡＮＥＯＵＳ ＲＡＮＧＥ ＡＮＤ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ（同時の測距距離および速度測定のための、光変調器およびコヒーレント受信器に基づくＬＩＤＡＲシステム）と題された、代理人整理番号１４０３１０６．０００２８、および、ＬＩＤＡＲ ＳＹＳＴＥＭ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＭＵＬＴＩ－ＣＨＡＮＮＥＬ ＬＡＳＥＲ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＳＩＭＵＬＴＡＮＥＯＵＳ ＢＥＡＭ ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＯＦ ＴＡＲＧＥＴ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ（標的環境の同時のビーム走査のための多チャネルレーザモジュールに基づくＬＩＤＡＲシステム）と題された、代理人整理番号１４０３１０６．０００３４と関係があり、それらのＰＣＴ出願の各々は、本明細書と同時に出願され、そのＰＣＴ出願の全体が参照により本明細書において組み込まれている。

［０００３］本開示は、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）光検出および測距（ＬＩＤＡＲ：ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ）の技術分野においてのものである。

［０００４］一般的には、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムは、局所経路および標的経路からの光学信号の間の干渉を測定することにより測距距離を検知する。レーザの周波数を掃引することにより、干渉信号は、標的距離に比例する周波数を伴う振動になる。ＦＭＣＷレーザを、三角形方式での、より低い周波数から、より高い周波数への、および次いで、より高い周波数から、より低い周波数への、線形周波数掃引を有するように変調する場合がある。

［０００５］移動する反射体は、反射体の速度に比例する、測定される周波数においての偏移を引き起こす場合がある。反射体の距離および速度の影響の間の差を見分けるために、正のレーザ掃引の間の干渉周波数、および次いで、負の周波数掃引の間の干渉周波数を測定する場合がある。

［０００６］測定を成し遂げる速さが重要である場合があり、２つの測定を行って速度を取得する方法が、測距距離を単に測定する方法の２倍長くかかる場合がある。したがって、相補的周波数掃引を区別するための方法と組み合わされる、相補的周波数掃引を伴う複数個の周波数変調レーザを使用するための方法が、距離および速度ＬＩＤＡＲセンサの測定速さを高める場合がある。相補的周波数掃引を区別する方法は、時間遅延および周波数偏移影響を十分に切り離すことができない、あいまいさ問題を解決する。

［０００７］さらに、一般的には、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムは、掃引光源レーザを使用して、距離および速度を測定する。反射させられる信号の周波数は、標的の距離に比例する場合がある。移動する標的は、ドップラー効果に起因して、標的の速度に比例して、反射させられる信号の周波数を偏移させ、その偏移は、同時に測定することができるものである。

［０００８］ビームステアリングモジュールは、標的環境の全域でレーザビームを走査する場合がある。光学システムにおいて複数個のレーザチャネルを有することは、より大きい視界（ＦＯＶ）を捕捉するためのいくつかの走査素子を必然的に含む場合がある。いくつかのレーザビームが走査素子を共用することを可能とすることになる手法が、システムの複雑さおよび費用を低減する助けとなる場合がある。その手法は、そのような手法を集積フォトニックチップ上で実現することにより、システムの費用をさらに低減することになる。

［０００９］１つの一般的な態様において、本開示は、レーザ対のアレイおよびコヒーレント受信器を使用して、測距距離および速度を同時に検出する、例ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムを対象とする。この例において、プロービング場を、レーザの対を使用してつくり出す。レーザの各々の対において、一方を、増大する光学周波数を有するように直接的に変調し、他方を、減少する光学周波数を有するように直接的に変調する。この変調の後に干渉計が続いてもよく、その干渉計は、１つが「局所」経路、および１つが「標的」経路の２つの経路に沿って光を送出する光学分割器と、「９０度光学ハイブリッド」として知られている光学コンバイナと、複数個のフォトダイオードを伴うフォト受信器（ｐｈｏｔｏｒｅｃｅｉｖｅｒ）と、信号処理のための制御回路またはコンピュータとからなりたつ。９０度光学ハイブリッドおよび複数個のフォトダイオードは、正のうなり周波数、および、負のうなり周波数の区別を可能とする。本開示は、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲが、レーザ対を使用する同時のレーザ周波数掃引を生成および区別することを可能にする場合があり、その生成および区別が、測距距離および速度推定値を算定するために要される測定時間を短縮する場合がある。光学分割器、コンバイナ、走査光学素子、送信光学素子、受信器光学素子、およびフォト受信器を含む、システムのいくつかの部分を、システムを小型にするために、集積フォトニクスを使用して実現することができる。

［００１０］本開示の１つの態様による、変調および検出を伴うＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムの線図である。 ［００１１］本開示の１つの態様による、測距距離および速度を同時に測定するために使用される、うなり周波数を決定するための、時間の関数としてのレーザ周波数を例解するグラフである。 ［００１２］本開示の１つの態様による、周波数の関数としての、フォト受信器の出力チャネルを使用して遂行されるパワースペクトル密度（ＰＳＤ）測定を例解するグラフである。 ［００１３］本開示の１つの態様による、Ｎ個のレーザと、Ｎ×１インコヒーレントコンバイナとを含むレーザバンクの線図である。 ［００１４］本開示の１つの態様による、Ｎ×１レーザバンクおよびコヒーレント検出を伴うＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムの線図である。 ［００１５］本開示の１つの態様による、測距距離および速度を同時に測定するために使用される、うなり周波数を決定するための、時間の関数としてのレーザ周波数を例解するグラフである。 ［００１６］本開示の１つの態様による、周波数の関数としての、フォト受信器の出力チャネルを使用して遂行されるパワースペクトル密度（ＰＳＤ）測定を例解するグラフである。 ［００１７］本開示の１つの態様による、干渉計の標的アームの第１の実現形態の線図である。 ［００１８］本開示の１つの態様による、干渉計の標的アームの第２の実現形態の線図である。 ［００１９］本開示の１つの態様による、干渉計の標的アームの第３の実現形態の線図である。 ［００２０］本開示の１つの態様による、多チャネルＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムの線図である。 ［００２１］図１０Ａは、本開示の１つの態様による、単一の走査器が複数個のレーザビームを導く、ビームステアリングモジュールの第１の例の線図である。［００２２］図１０Ｂは、本開示の１つの態様による、複数個の走査器がレーザビームを導く、ビームステアリングモジュールの第２の例の線図である。 ［００２３］本開示の１つの態様による、集積フォトニックチップ上で実現される多チャネルＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲ送受信器システムの線図である。 ［００２４］本開示の１つの態様による、図１１Ａにおいて例解されるシステムにおいて利用されるコヒーレント受信の第１の例の線図である。 ［００２５］本開示の１つの態様による、図１１Ａにおいて例解されるシステムにおいて利用されるコヒーレント受信の第２の例の線図である。 ［００２６］本開示の１つの態様による、第１の方向においてオンチップアンテナからレーザビームを放出するように構成される集積フォトニックチップの線図である。 ［００２７］本開示の１つの態様による、第２の方向においてオンチップアンテナからレーザビームを放出するように構成される集積フォトニックチップの線図である。 ［００２８］本開示の１つの態様による、集積フォトニックチップ上で実現される多チャネルＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムに対する、ビームステアリングモジュール配置構成および走査パターンの線図である。

同時の測距距離および速度測定のための、光変調器およびコヒーレント受信器
［００２９］図１は、本開示の１つの態様による、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムの例を示すブロック線図である。この例において、システムは、レーザ変調器２（例えば、光学強度変調器）に結合されるレーザ１を含む。レーザ変調器２を、例えばレーザ１により出力されるレーザビームの、強度または振幅を変調するように構成する。システムは、分割器３（例えば、２×２分割器または結合器）をさらに含むことができる。レーザ変調器２からの出力光を、分割器３内へと注入する場合があり、その分割器３を、光を２つの経路へと（例えば、方向性結合器または多モード干渉計を使用して）分離するように構成する。システムは、コンバイナ５（例えば、２×４コンバイナまたは結合器）をさらに含むことができる。レーザ２により（レーザ変調器２により変調されるように）生成される一部の光を、分割器３を介して、コンバイナ５の一方の入力に直接的に結合する場合がある。レーザ２により生成される光の残部を、コンバイナ５の他方の入力に結合する前に、分割器３を介して、標的経路を通して、標的アーム４（その標的アーム４の例を、図８Ａ～８Ｃに関して下記で説明する）に送信する場合がある。１つの態様において、コンバイナ５を、「光学ハイブリッド」または「９０度光学ハイブリッド」として実現する場合があり、その「光学ハイブリッド」または「９０度光学ハイブリッド」を、さらには「Ｉ－Ｑ検出器」と称する４チャネルフォト受信器６において検出されるように、光を４つの経路へと分割するように構成する。光学ハイブリッドを、２つの光学信号（ＳおよびＬ）を受信し、応答して、４つの出力信号：Ｓ＋Ｌ、Ｓ－Ｌ、Ｓ＋ｊＬ、Ｓ－ｊＬ（ここで、ｊは虚数である）を生成するように構成する。Ｉ－Ｑ検出器６の出力は、２つの電気信号：Ｉチャネル７およびＱチャネル８の形式でのものである場合がある。システムは、Ｉ－Ｑ検出器６に結合される制御回路９をさらに含むことができる。制御回路９を、ＩおよびＱチャネル７、８を同時に処理するように構成することができる。

［００３０］図２は、本開示の１つの態様による、Ｉ－Ｑ検出器６の出力においての信号の例示的な生成を例解する、時間の関数としてのレーザ周波数を例解するグラフである。この例において、変調器２を、二重側波帯周波数変調を伴うレーザ光を生成するように構成する。１つの態様において、変調器２を、コンバイナ５に上側波帯１０および下側波帯１１を直接的に送信するように構成することができ、そのコンバイナ５を、上の方で触れられたように、光学ハイブリッドとして実現することができる。さらに、変調器２を、さらには、標的に導かれるように標的経路を通して上側波帯１０および下側波帯１１を送信するように構成することができ、その送信は、システムと標的との間の距離に起因する時間遅延１２、および、コンバイナ５により受信される前の標的による移動に起因する周波数偏移１３の両方を招く。受信される上側波帯１４、および、受信される下側波帯１５を、コンバイナ５において、送信される上側波帯１０、および、送信される下側波帯１１と組み合わせることができる。送信および受信される上側波帯１０、１４の間の干渉が、レーザ周波数においてのそれらの側波帯の離隔１６に等しいうなり周波数をつくり出す場合がある。さらに、送信および受信される側波帯１１、１５の間の干渉が、同じように、レーザ周波数においてのそれらの側波帯の離隔１７に等しいうなり周波数をつくり出す場合がある。

［００３１］この例において、コンバイナ５により生成されるＩおよびＱチャネル７、８の和をとって、複素数値の信号Ｉ＋ｊＱ（ここで、ｊは虚数である）をつくり出すことができる。この複素数和のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を、例示的な図３において例解し、その図３は、本開示の１つの態様による、周波数の関数としての、Ｉ－Ｑ検出器の出力チャネルを使用して遂行されるパワースペクトル密度（ＰＳＤ）測定を例解するグラフである。ＰＳＤ測定を、（例えば、制御回路９により）処理して、連続的な測定に対する必要性なしで、標的の測距距離および速度に対する推定値を生じさせる。ＰＳＤは、第１の周波数値１６（図２上で同じように指示される）においての第１のピーク値１８、および、第２の周波数値１７（図２上で同じように指示される）においての第２のピーク値１９を有する場合がある。この例において、第１の周波数値１６は正であり、負の周波数値１７は負である。第１の周波数値１６は、第１の名目周波数値２０（さらには「名目うなり周波数」と称する）から偏移させられる。第２の周波数値１７は、第１の名目周波数値２０の反対符号である第２の名目周波数値２１から偏移させられる。１つの態様において、制御回路９を、第２の周波数値１７を第１の周波数値１６から減算し、２で除算することにより、名目うなり周波数２０を算出するように構成することができる。さらに、制御回路９を、第１の周波数値１６および第２の周波数値１７を加算し、２で除算することにより、周波数値２０から離れた信号の周波数偏移を算出するように構成することができる。名目うなり周波数２０は、標的距離（すなわち、システムの放出器から標的までの距離）に比例する場合があり、一方で、周波数偏移は、標的速度（すなわち、標的が移動している速度）に比例する場合がある。標的が、図２および３において示される例とは反対の方向において移動しているならば、測定されるピーク１８、１９は、反対の方向において偏移させられる場合がある。この反対の方向においての偏移は、したがって、周波数偏移に対する、異なって符号を付けられる値につながることになるが、名目うなり周波数は、それでもなお、周波数値２０であるように算出される場合がある。

同時の測距距離および速度測定のための、複数個のレーザおよびコヒーレント受信器の相補的変調
［００３２］図４は、２つほどの少数のレーザによって構成することができる、本開示の１つの態様による、Ｎ個のレーザと、Ｎ×１インコヒーレントコンバイナとを含むレーザバンクの線図である。様々な態様において、Ｎは任意の整数＞１であることがある。例において、システムは、第１のレーザ５２に結合され、その第１のレーザ５２を直接的に変調する、第１のレーザ駆動器５１を含むことができる。システムは、第１のレーザ駆動器５１から独立して、第２のレーザ５４に結合され、その第２のレーザ５４を直接的に変調する、第２のレーザ駆動器５３をさらに含むことができる。この構成は、レーザ対５５を含む場合がある。レーザ対５５を、図４において示されるシステムの個別の例において第２のレーザ対６０により明示されるように、多くの回数繰り返す場合がある。各々のレーザを、Ｎ×１光学結合器６１によって単一の導波路内へと結合する場合がある。１つの態様において、第１のレーザ５２を変調して、正の周波数掃引を有するレーザビームを放出する場合があり、第２のレーザ５４を同時に変調して、負の周波数掃引を有するレーザビームを放出する場合がある。Ｎ×１光学結合器６１を、レーザ５２、５４、５７、５９により生成されるレーザビームの各々からレーザ場を生成するように構成することができる。正および負の周波数掃引を有するレーザビームから生成されるレーザ場を、次いで、レーザバンクから出力する。

［００３３］図５は、本開示の１つの態様による、Ｎ×１レーザバンク６２およびコヒーレント検出を伴うＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムの線図である。この例において、システムは、図４において例解されるレーザバンクなどのレーザバンク６２（さらには「レーザアレイ」と称する）を含む。１つの態様において、システムは、レーザバンク６２からの光（すなわち、レーザ場）を（例えば、方向性結合器または多モード干渉計を使用して）分割するように構成される、レーザバンク６２に結合される光学結合器６３（例えば、２×２光学結合器）をさらに含む。システムは、コンバイナ６５（例えば、２×４コンバイナまたは結合器）をさらに含むことができる。レーザバンク６２により生成される光の一部または部分を、コンバイナ６５内へと結合する前に、結合器６３を介して、標的経路を通して、標的アーム６４（その標的アーム６４の例を、図８Ａ～８Ｃに関して下記で説明する）に送信する場合がある。レーザバンク６２により生成される光の残部または残りの部分を、結合器６３を介して、コンバイナ６５内へと直接的に結合する場合がある。１つの態様において、コンバイナ６５を、「光学ハイブリッド」として実現する場合があり、その「光学ハイブリッド」を、さらには「Ｉ－Ｑ検出器」と称する４チャネルフォト受信器６６において検出されるように、光を４つの経路へと分割するように構成する。光学ハイブリッドを、２つの光学信号（ＳおよびＬ）を受信し、応答して、４つの出力信号：Ｓ＋Ｌ、Ｓ－Ｌ、Ｓ＋ｊＬ、Ｓ－ｊＬ（ここで、ｊは虚数である）を生成するように構成する。Ｉ－Ｑ検出器６６の出力は、２つの電気信号：Ｉチャネル６７およびＱチャネル６８の形式でのものである場合がある。システムは、Ｉ－Ｑ検出器６６に結合される制御回路６９をさらに含むことができる。制御回路６９を、ＩおよびＱチャネル６７、６８を同時に処理するように構成することができる。

［００３４］図６は、本開示の１つの態様による、Ｉ－Ｑ検出器６６の出力においての信号の例示的な生成を例解する、時間の関数としてのレーザ周波数を例解するグラフである。明白に、図６は、図２において描写されるグラフと同様であるが、この例において、レーザバンク６２は、２つの光学周波数掃引を同時に生成するように構成される。１つの態様において、結合器６３を、コンバイナ６５に直接的に正の掃引７０および負の掃引７１の第１の部分を導く、または送信するように構成することができ、そのコンバイナ６５を、上の方で触れられたように、光学ハイブリッドとして実現することができる。さらに、結合器６３を、標的経路を通して正の掃引７０および負の掃引７１の第２の部分を導く、または送信するように構成することができ、その導きまたは送信は、システムと標的との間の距離に起因する時間遅延７２、および、コンバイナ６５により受信される前の標的による移動に起因する周波数偏移７３の両方を招く。受信される正の掃引７４、および、受信される負の掃引７５を、コンバイナ６５において、送信される正の掃引７０、および、送信される負の掃引７１と組み合わせることができる。送信および受信される正の掃引７０、７４の間の干渉が、レーザ周波数においてのそれらの掃引の離隔７６に等しいうなり周波数をつくり出す場合がある。さらに、送信および受信される負の掃引７１、７５の間の干渉が、同じように、レーザ周波数においてのそれらの掃引の離隔７７に等しいうなり周波数をつくり出す場合がある。

［００３５］この例において、コンバイナ６５により生成されるＩおよびＱチャネル６７、６８の和をとって、複素数値の信号Ｉ＋ｊＱ（ここで、ｊは虚数である）をつくり出すことができる。この複素数和のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を、例示的な図７において例解する場合があり、その図７は、本開示の１つの態様による、周波数の関数としての、Ｉ－Ｑ検出器の出力チャネルを使用して遂行されるパワースペクトル密度（ＰＳＤ）測定を例解するグラフである。ＰＳＤ測定を、（例えば、制御回路６９により）処理して、連続的な測定に対する必要性なしで、標的の測距距離および速度に対する推定値を生じさせる。ＰＳＤは、第１の周波数値７６（図６上で同じように指示される）においての第１のピーク値７８、および、第２の周波数値７７（図６上で同じように指示される）においての第２のピーク値７９を有する場合がある。この例において、第１の周波数値７６は正であり、負の周波数値７７は負である。第１の周波数値７６は、第１の名目周波数値８０（さらには「名目うなり周波数」と称する）から偏移させられる。第２の周波数値７７は、第１の名目周波数値８０の反対符号である第２の名目周波数値８１から偏移させられる。１つの態様において、制御回路６９を、第２の周波数値７７を第１の周波数値７６から減算し、２で除算することにより、名目うなり周波数８０を算出するように構成することができる。さらに、制御回路６９を、第１の周波数値７６および第２の周波数値７７を加算し、２で除算することにより、周波数値８０から離れた信号の周波数偏移を算出するように構成することができる。名目うなり周波数８０は、標的距離（すなわち、システムの放出器から標的までの距離）に比例する場合があり、一方で、周波数偏移は、標的速度（すなわち、標的が移動している速度）に比例する場合がある。標的が、図６および７において示される例とは反対の方向において移動しているならば、測定されるピーク７８、７９は、反対の方向において偏移させられる場合がある。この反対の方向においての偏移は、したがって、周波数偏移に対する、異なって符号を付けられる値につながることになるが、名目うなり周波数は、それでもなお、周波数値７０であるように算出される場合がある。

標的アーム組立体
［００３６］図８Ａ～８Ｃは、図１～７に関して上の方で説明されたシステムの任意のものと併せて利用することができる、標的アームの３つの例解的な実現形態を例解する。これらの様々な実現形態において、光を、ファイバサーキュレータまたは２×２結合器（方向性結合器または多モード干渉計など）などの離散ファイバ構成要素を通して、同軸光学送受信器に結合することができる。さらに、光を、機械的走査と組み合わされるレンズにより成形およびステアリングすることができ、または、光を、集積フォトニック送受信器により成形およびステアリングすることができる。図８Ａ～８Ｃにおいて例解される各々の例実現形態は、同軸光学送受信器を含み、入力光は、走査光学素子内へと結合され、標的物体に送信され、同じ走査光学素子により受信され、標的アーム４、６４の出力に送り出される。図８Ａにおいて示される標的アームの第１の例実現形態において、入力光を、ファイバサーキュレータ５０２の入力アーム５０１に送り出す。サーキュレータ５０２の第１の出力光を、ファイバファセット５０３に送り出し、出力ビームを、光学素子５０４により成形する。成形されたビームを、走査光学素子５０５（ガルバノメトリック走査鏡、または、ＭＥＭＳに基づく走査鏡など）を通して送信する。ステアリングおよび成形されたビーム５０６を、光の一部を反射させる標的に送信する。走査光学素子５０５を使用して、反射させられた光を受信することができ、光学素子５０４を使用して、受信された光を、ファイバファセット５０３内へと戻るように合焦させることができる。ファイバファセット５０３からの入力光を、ファイバサーキュレータ５０２に戻るように送り出し、ファイバサーキュレータ５０２の出力５０７に結合する。

［００３７］図８Ｂにおいて示される標的アーム４、６４の第２の例の実現形態において、ファイバサーキュレータ５０２出力を、標的への出力ビーム５０９を成形し導く、集積フォトニックデバイス５０８に送り出す。同じ集積フォトニックデバイス５０８を使用して、標的により反射させられた光を受信し、次いで、受信された光を、ファイバサーキュレータ５０２に戻るように送り出すことができ、以て、受信された光を、ファイバサーキュレータ５０２の出力５０７に結合する。

［００３８］図８Ｃにおいて示される標的アーム４、６４の第３の例実現形態において、入力光を、光学結合器５１１（例えば、２×２結合器）の入力アーム５１０に送り出す。２×２結合器５１１の出力を、標的への出力ビーム５０９を成形し導く、集積フォトニックデバイス５０８に送り出す。同じ集積フォトニックデバイス５０８を使用して、標的により反射させられた光を受信し、次いで、受信された光を、２×２結合器５１１に戻るように送り出すことができ、以て、受信された光を、２×２結合器５１１の出力５１２に結合する。１つの態様において、２×２結合器５１１を、例えばファイバ結合モジュールとして、または、集積フォトニック構成要素（方向性結合器または多モード干渉計など）として実現することができ、それらのファイバ結合モジュールまたは集積フォトニック構成要素を、集積フォトニックデバイス５０８と一緒に製作することができる。

多チャネル周波数変調連続波ＬＩＤＡＲシステム
［００３９］図９は、本開示の１つの態様による、多チャネルＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムの例の線図である。１つの態様において、システムは、フォトニクス組立体２２８に結合される、Ｎが整数≧２であるＮ個のレーザダイオード２１２を伴う、レーザモジュール２１１を含むことができる。例解される例において、システムは、単一の対のレーザダイオード２１２（すなわち、Ｎ＝２）を含む。後に続く説明において、システムを、主に、２つの、すなわち１対のレーザダイオード２１２を有することの見地において論じることになるが、この見地は、ただ単に簡潔さのためのものであり、制限的ではないと理解すべきものである。１つの態様において、システムは、レーザモジュール２１１に、そのレーザモジュール２１１からレーザビームを生成するために結合されるレーザ駆動装置２２７と、レーザ駆動器２２７に結合される制御回路２１８とをさらに含む。この例において、レーザダイオード２１２を、レーザ駆動器２２７からの信号により変調し、そのレーザ駆動器２２７を、制御回路２１８により制御して、レーザダイオード２１２の各々から周波数掃引波形を生成する。レーザダイオード２１２からの２つの出力は、別個の、ただし同一の経路２１５、２１６を通り抜け、各々の経路２１５、２１６は、周波数測定のための干渉計構造を含む。システムは、各々の経路２１５、２１６に結合される光学パワータップ２１４（さらには「光学分割器」と称することができる）をさらに含む。光学パワータップ２１４を、ビームステアリングモジュール２２９に（および、間接的にはコヒーレント受信器２２０に）つながる（光学パワータップ２１４の第１のポートにおいての）「標的」経路２２１、および、（光学パワータップ２１４の第２のポートにおいての）「局所」経路２１３に沿って、レーザダイオード２１２から受信される光出力を導くように構成する。例解される態様において、標的経路２２１は、光学サーキュレータ２１７を含む。他の態様において、標的経路２２１は、光学サーキュレータ２１７の代わりに方向性結合器を含むことができる。光学サーキュレータ２１７（または方向性結合器）を、外出ビーム２２３をビームステアリングモジュール２２９に導き、戻りビーム２２２をコヒーレント受信器２２０の信号ポートに導くように構成する。例解される態様において、局所経路２１３は、コヒーレント受信器２２０の局部発振器（ＬＯ）ポートに直接的につながる。それゆえに、各々のコヒーレント受信器２２０を、レーザモジュール２１１のそれぞれのレーザダイオード２１２から生成される、標的から反射させられる第１の、または標的レーザビーム、および、直接的にレーザモジュール２１１からの第２の、または局所レーザビームを受信するように構成する。１つの態様において、光学パワータップ２１４、サーキュレータ２１７、および、それぞれのコヒーレント受信器２２０の、各々の組み合わせを、集合的に「光学システム」と称することができる。図９において例解されるフォトニクス組立体２２８は、２つの光学システムを含むが、この２つの光学システムを含むことは、ただ単に例解的なものであり、フォトニクス組立体２２８は、ｎ個の光学システムを含むことができ、ここで、ｎは整数＞０である。

［００４０］図９において例解されるシステムの態様において、コヒーレント受信器２２０を、２つの電気信号を生成するように構成することができ、その生成は、２つの光学信号（すなわち、戻りビーム２２２、および、局所経路２１３を介した局所ビーム送り出し）を光学ハイブリッド構造によって混合し、光学信号を、「Ｉチャネル」２４および「Ｑチャネル」２７と称する２つの対のバランス型フォトダイオード（ｂａｌａｎｃｅｄ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）に送り込むことによるものである。システムの代替的な態様において、コヒーレント受信器２２０を、２つの光学信号を光学結合器によって混合し、単一の対のバランス型フォトダイオードに送り込むことにより、単一の電気信号を生成するように構成することができる。そのようなコヒーレント受信器２２０の例を、図１１Ｂにおいて例解し、下記で説明する。これらの信号を、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）２２６により増幅し、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）２２５によりデジタル化し、制御回路上の、または、制御回路を介しての、デジタル信号処理（ＤＳＰ）２２４によって同時に処理する場合がある。別個の、ただし同一の経路２１５、２１６は、ビームステアリングモジュール２２９において、ビーム＿１およびビーム＿２それぞれにつながる。フォトニクス組立体２２８の構成要素、モジュール、および／または回路の、すべてまたは部分を、図１１Ａ～１２Ｂにおいて例解されるチップなどの、シリコンフォトニックチップまたは平面光波回路（ＰＬＣ）を含む、ただしそれらに制限されない、集積フォトニックチップ上で実現することができる。

［００４１］図１０Ａおよび１０Ｂは、本開示の様々な態様による、ビームステアリングモジュール２２９に対する代替的な配置構成の２つの例を例解する。図１０Ａにおいて示されるこの態様において、ビームステアリングモジュール２２９は、フォトニクス組立体２２８（図９）のサーキュレータ３９から到着するレーザビームを受信するように構成される自由空間インターフェイス３７の一団を含む。ビームステアリングモジュール２２９は、自由空間インターフェイス３７からレーザビームを受信し、レーザビームを単一のビーム走査器３６上へと投射する、光学レンズシステム３５をさらに含む。光学レンズシステム３５の助けによって、異なるビームが、１次元または２次元のいずれかで、拡張されたＦＯＶを対象にする場合がある。１つの態様において、自由空間インターフェイス３７を、光学レンズシステム３５の焦点面に配置し、同じ角度または異なる角度で、光学信号を送出および受信するように構成する。

［００４２］図１０Ｂにおいて示される代替的な例において、ビームステアリングモジュール２２９は、複数個の自由空間インターフェイス３７と、複数個の光学レンズシステム３５と、複数個のビーム走査器３６とを含む。この態様において、フォトニクス組立体（図９）のサーキュレータ３９から到着するレーザビームは、ビームステアリングモジュール２２９に進入し、各々は、光学レンズシステム３５内へと自由空間インターフェイス３７を通過し、その光学レンズシステム３５において、ビームは、複数個の走査器３６上へと投射され、１次元または２次元のいずれかで、大きいＦＯＶを対象にするように、異なる方向において標的環境に照準を定められる。

［００４３］図９において描写される多チャネルアーキテクチャ、ならびに、図１０Ａおよび１０Ｂにおいて描写されるビームステアリングモジュール２２９を、集積フォトニックチップ上で実現して、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムのサイズおよび費用を相当量低減することができる。図１１Ａは、オンチップ多チャネルＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲ送受信器を伴う集積フォトニックチップ１０１の１つの実現形態を例解する。１つの態様において、集積フォトニックチップ１０１は、一連のオンチップ結合器１０２（例えば、エッジ結合器または表面格子結合器）を含み、それらのオンチップ結合器１０２は、（例えば、レーザ駆動装置２２７によってレーザモジュール２１１により生成されるような）周波数変調光信号を受信し、光信号を、光学分配ネットワーク１０３（例えば、２進木構造）によって並列送受信器スライスに分配するように構成される。各々の送受信器スライスは、コヒーレント受信器（ＣＲ）１０４と、光学アンテナ１０５とからなる。図１１Ｂおよび１１Ｃは、例えば、ＣＲの２つのバージョンを示す。光学分配ネットワーク１０３を、受信される光（例えば、周波数変調レーザビーム）をＣＲ１０４の第１の線１２３（すなわち、光学入力）に提供するように構成する。ＣＲは、光を、第２の線１２５を通して導かれる第１の出力、および、第３の線１２６を通して導かれる第２の出力へと分割するように構成される分割器１２２（例えば、２×２双方向性分割器）をさらに含む。第２の線１２５を、光学アンテナ１０５に結合し、よって、ＣＲ１０４を、光学アンテナ１０５を使用してチップの外に第２の出力を導くように構成する。さらに、光学アンテナ１０５は、往復式であり、したがって、物体（標的）からの反射させられたビームを収集し、反射させられたビームを、同じ線（すなわち、第２の線１２５）を通してＣＲ１０４に戻るように送出するように構成される。第３の線１２６は、ＣＲ１０４に対するＬＯに対応する。分割器１２２を、第１の線１２３と第４の線１２４との間で、戻された信号（すなわち、光学アンテナ１０５により受信されるような、標的から反射させられたビーム）を分割するようにさらに構成する。図１１Ｂにおいて例解される態様において、第３の線１２６および第４の線１２４を、バランス型２×２ １２１に結合し、そのバランス型２×２ １２１を、送信される光学信号（第３の線１２６を介して受信される）、および、反射させられた光学信号（第４の線１２４を介して受信される）を混合するように構成する。図１１Ｃにおいて例解される態様において、第３の線１２６および第４の線１２４を、光学ハイブリッド１２９に結合する。さらに、ＣＲ１０４は、うなりトーン検出のために光学信号を電気信号へと変換するように構成されるフォトダイオード（ＰＤ）１２７を含む。例えば、図１１Ｂにおいて描写される態様は、１対のＰＤ１２７を含み、一方で、図１１Ｃにおいて描写される態様は、４つのＰＤ１２７を含む。図１１Ｂにおいて例解される態様を、「バランス型フォトダイオード」（ＢＰＤ）ＣＲと称することができる。ＢＰＤ ＣＲを、単一の電気信号出力を提供するように構成する。図１１Ｃにおいて例解される態様を、「ハイブリッド」ＣＲと称することができる。ハイブリッドＣＲを、同相（Ｉ）および直交（Ｑ）出力を提供するように構成し、それらの出力を使用して、測定されるうなりトーンにおいてのドップラー偏移から速度の符号を決定する。

［００４４］図１２Ａおよび１２Ｂは、どのように集積フォトニックチップ１０１の様々な態様を、光学アンテナ１０５の型に応じて、複数個の光ビーム２０３を放出および受信するように構成することができるかを例解する（例えば、図１２Ａにおいて示されるような表面格子結合器３０１、または、図１２Ｂにおいて示されるようなエッジ結合器３０２）。様々な態様において、モードフィールド変換器を、アンテナ１０５の部分として使用して、複数個の光ビーム２０３の発散角度を成形することができる。光ビームの出口角度は、レンズシステム２０２設計に応じて、同じまたは異なることがある。

［００４５］図１３は、本開示の１つの態様による、集積フォトニックチップ上で実現される多チャネルＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムに対する、ビームステアリングモジュール配置構成および走査パターンの線図である。図１３において、レンズシステム２０２を、集積フォトニクスチップ１０１（図１２Ａおよび１２Ｂ）がそのレンズシステム２０２の焦点面に配置されるときに、異なる角度を指し示す平行ビーム２０４をつくり出すように構成する。単軸または２軸ビーム走査器２０１が、ＦＯＶ全体にわたって光ビーム２０４を走査する。描写される例において、４つのビーム２０４があるが、この４つのビーム２０４があることは、ただ単に例解的な目的のためのものであり、制限的であると解釈すべきものではない。さらに、図１３は、遠方界においてのラスタ走査パターンの例を描写し、４つのビーム２０４に対応する４つの光点２０５が、走査軌跡２０６において群として一体で走査している。ラスタ走査の走査ステップは、中心においてのより高い分解能要件に対処するために、非一様である（例えば、ＦＯＶの中心において、より密である）、および、４つの点の角度の全範囲の何分の１かであることがあるということに留意されたい。
例
［００４６］本明細書において説明される主題の様々な態様を、後に続く、番号を付けられた例において提示する。

［００４７］例１．標的の距離および速度を決定するためのＬＩＤＡＲシステムであって、レーザビームを出力するように構成されるレーザと、レーザに結合されるレーザ変調器であって、レーザビームの強度を変調するように構成される、レーザ変調器と、光学コンバイナと、レーザ変調器に結合される光学分割器であって、変調されたレーザビームを第１のレーザビームおよび第２のレーザビームへと光学的に分割することと、第１のレーザビームが標的により光学コンバイナに反射させられるように、第１のレーザビームを標的に導くこととを行うように構成され、光学コンバイナは、標的から反射させられた第１のレーザビームを受信することと、第２のレーザビームを光学分割器から直接的に受信することと、第１のレーザビームおよび第２のレーザビームを光学的に組み合わせることとを行うように構成される、光学分割器と、光学コンバイナに結合されるフォト受信器であって、光学的に組み合わされた第１のレーザビームおよび第２のレーザビームによって、Ｉ出力およびＱ出力を出力するように構成される、フォト受信器と、フォト受信器に結合される制御回路であって、Ｉ出力およびＱ出力によってパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を決定することと、正の周波数値においての第１のピークＰＳＤを決定することと、負の周波数値においての第２のピークＰＳＤを決定することと、正の周波数値と負の周波数値との間の差によって、名目うなり周波数を決定することと、正の周波数値および負の周波数値の和によって、名目うなり周波数からの周波数偏移を決定することとを行うように構成される、制御回路とを含み、標的の距離は、名目うなり周波数に対応し、標的の速度は、周波数偏移に対応する、ＬＩＤＡＲシステム。

［００４８］例２．フォト受信器は、Ｉ－Ｑ検出器を含む、例１のＬＩＤＡＲシステム。
［００４９］例３．レーザ変調器を、レーザにより出力されるレーザビームを周波数変調するように構成する、例１または２のＬＩＤＡＲシステム。

［００５０］例４．光学コンバイナは、入力信号ＳおよびＬに基づいて、４つの出力信号：Ｓ＋Ｌ、Ｓ－Ｌ、Ｓ＋ｊＬ、Ｓ－ｊＬを生成するように構成される光学ハイブリッドを含む、例１～３のいずれか１つのＬＩＤＡＲシステム。

［００５１］例５．フォト受信器は、光学ハイブリッドの出力信号の各々を受信するように構成される４チャネルフォト受信器を含む、例４のＬＩＤＡＲシステム。
［００５２］例６．光学分割器は、２×２結合器を含む、例１～５のいずれか１つのＬＩＤＡＲシステム。

［００５３］例７．光学分割器に結合される標的アーム組立体をさらに含み、標的アーム組立体は、第１のレーザビームを標的に導き、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くように構成される、例１～６のいずれか１つのＬＩＤＡＲシステム。

［００５４］例８．標的アーム組立体は、第１のレーザビームを光学分割器から受信することと、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くこととを行うように構成されるサーキュレータと、サーキュレータに結合される走査光学素子であって、第１のレーザビームをサーキュレータから受信することと、第１のレーザビームを標的に導くことと、反射させられた第１のレーザビームを標的から受信することと、反射させられた第１のレーザビームをサーキュレータに導くこととを行うように構成される、走査光学素子とを含む、例７のＬＩＤＡＲシステム。

［００５５］例９．走査光学素子を、ガルバノメトリック走査鏡、または、ＭＥＭＳに基づく走査鏡からなる群から選択する、例８のＬＩＤＡＲシステム。
［００５６］例１０．標的アーム組立体は、第１のレーザビームを光学分割器から受信することと、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くこととを行うように構成されるサーキュレータと、サーキュレータに結合される集積フォトニックデバイスであって、第１のレーザビームをサーキュレータから受信することと、第１のレーザビームを標的に導くことと、反射させられた第１のレーザビームを標的から受信することと、反射させられた第１のレーザビームをサーキュレータに導くこととを行うように構成される、集積フォトニックデバイスとを含む、例７のＬＩＤＡＲシステム。

［００５７］例１１．標的アーム組立体は、第１のレーザビームを光学分割器から受信することと、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くこととを行うように構成される２×２結合器と、２×２結合器に結合される集積フォトニックデバイスであって、第１のレーザビームを２×２結合器から受信することと、第１のレーザビームを標的に導くことと、反射させられた第１のレーザビームを標的から受信することと、反射させられた第１のレーザビームを２×２結合器に導くこととを行うように構成される、集積フォトニックデバイスとを含む、例７のＬＩＤＡＲシステム。

［００５８］例１２．ＬＩＤＡＲシステムによって標的の距離および速度を決定するための方法であって、レーザにより、レーザビームを生成するステップと、レーザ変調器により、レーザビームを変調するステップと、光学分割器により、変調されたレーザビームを第１のレーザビームおよび第２のレーザビームへと光学的に分割するステップと、光学分割器により、第１のレーザビームが標的により光学コンバイナに反射させられるように、第１のレーザビームを標的に導くステップと、光学コンバイナにより、標的から反射させられた第１のレーザビームを受信するステップと、光学コンバイナにより、第２のレーザビームを光学分割器から直接的に受信するステップと、光学コンバイナにより、反射させられた第１のレーザビームおよび第２のレーザビームを光学的に組み合わせるステップと、フォト受信器により、光学的に組み合わされた反射させられた第１のレーザビームおよび第２のレーザビームによって、Ｉ出力およびＱ出力を出力するステップと、フォト受信器に結合される制御回路により、Ｉ出力およびＱ出力によってパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を決定するステップと、制御回路により、正の周波数値においての第１のピークＰＳＤを決定するステップと、制御回路により、負の周波数値においての第２のピークＰＳＤを決定するステップと、制御回路により、正の周波数値と負の周波数値との間の差によって、名目うなり周波数を決定するステップと、制御回路により、正の周波数値および負の周波数値の和によって、名目うなり周波数からの周波数偏移を決定するステップとを含み、標的の距離は、名目うなり周波数に対応し、標的の速度は、周波数偏移に対応する、方法。

［００５９］例１３．フォト受信器は、Ｉ－Ｑ検出器を含む、例１２の方法。
［００６０］例１４．レーザ変調器を、レーザにより出力されるレーザビームを周波数変調するように構成する、例１２または１３の方法。

［００６１］例１５．光学コンバイナは、入力信号ＳおよびＬに基づいて、４つの出力信号：Ｓ＋Ｌ、Ｓ－Ｌ、Ｓ＋ｊＬ、Ｓ－ｊＬを生成するように構成される光学ハイブリッドを含む、例１２～１４のいずれか１つの方法。

［００６２］例１６．フォト受信器は、光学ハイブリッドの出力信号の各々を受信するように構成される４チャネルフォト受信器を含む、例１５の方法。
［００６３］例１７．光学分割器は、２×２結合器を含む、例１２～１６のいずれか１つの方法。

［００６４］例１８．ＬＩＤＡＲシステムは、光学分割器に結合される標的アーム組立体を含み、標的アーム組立体は、第１のレーザビームを標的に導き、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くように構成される、例１２～１７のいずれか１つの方法。

［００６５］例１９．標的アーム組立体のサーキュレータにより、第１のレーザビームを光学分割器から受信するステップと、サーキュレータにより、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くステップと、標的アーム組立体の走査光学素子により、第１のレーザビームをサーキュレータから受信するステップと、走査光学素子により、第１のレーザビームを標的に導くステップと、走査光学素子により、反射させられた第１のレーザビームを標的から受信するステップと、走査光学素子により、反射させられた第１のレーザビームをサーキュレータに導くステップとをさらに含む、例１８の方法。

［００６６］例２０．走査光学素子を、ガルバノメトリック走査鏡、または、ＭＥＭＳに基づく走査鏡からなる群から選択する、例１９の方法。
［００６７］例２１．標的アーム組立体のサーキュレータにより、第１のレーザビームを光学分割器から受信するステップと、サーキュレータにより、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くステップと、標的アーム組立体の集積フォトニックデバイスにより、第１のレーザビームをサーキュレータから受信するステップと、集積フォトニックデバイスにより、第１のレーザビームを標的に導くステップと、集積フォトニックデバイスにより、反射させられた第１のレーザビームを標的から受信するステップと、集積フォトニックデバイスにより、反射させられた第１のレーザビームをサーキュレータに導くステップとをさらに含む、例１８の方法。

［００６８］例２２．標的アーム組立体のサーキュレータにより、第１のレーザビームを光学分割器から受信するステップと、サーキュレータにより、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くステップと、標的アーム組立体の２×２結合器により、第１のレーザビームをサーキュレータから受信するステップと、２×２結合器により、第１のレーザビームを標的に導くステップと、２×２結合器により、反射させられた第１のレーザビームを標的から受信するステップと、２×２結合器により、反射させられた第１のレーザビームをサーキュレータに導くステップとをさらに含む、例１８の方法。

［００６９］例２３．標的の距離および速度を決定するためのＬＩＤＡＲシステムであって、正の周波数掃引を有する第１のレーザビームを出力するように構成される第１のレーザと、負の周波数掃引を有する第２のレーザビームを出力するように構成される第２のレーザとを含むレーザバンクであって、第１のレーザビームおよび第２のレーザビームからレーザ場を生成するように構成される、レーザバンクと、光学コンバイナと、レーザバンクに結合される光学結合器であって、レーザ場の第１の部分を標的に導くことを、レーザ場の第１の部分が標的により光学コンバイナに反射させられるように行うことと、レーザ場の第２の部分を光学コンバイナに直接的に導くこととを行うように構成され、光学コンバイナは、レーザ場の反射させられた第１の部分を受信することと、レーザ場の反射させられた第１の部分、および、レーザ場の第２の部分を光学的に組み合わせることとを行うように構成される、光学結合器と、光学結合器に結合されるフォト受信器であって、レーザ場の光学的に組み合わされた部分によって、Ｉ出力およびＱ出力を出力するように構成される、フォト受信器と、フォト受信器に結合される制御回路であって、Ｉ出力およびＱ出力によってパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を決定することと、正の周波数値においての第１のピークＰＳＤを決定することと、負の周波数値においての第２のピークＰＳＤを決定することと、正の周波数値と負の周波数値との間の差によって、名目ＰＳＤ周波数を決定することと、正の周波数値および負の周波数値の和によって、名目ＰＳＤ周波数からの周波数偏移を決定することとを行うように構成される、制御回路とを含み、標的の距離は、名目ＰＳＤ周波数に対応し、標的の速度は、周波数偏移に対応する、ＬＩＤＡＲシステム。

［００７０］例２４．フォト受信器は、Ｉ－Ｑ検出器を含む、例２３のＬＩＤＡＲシステム。
［００７１］例２５．レーザバンクは、第１のレーザおよび第２のレーザの各々に結合されるＮ×１インコヒーレント結合器を含む、例２３または２４のＬＩＤＡＲシステム。

［００７２］例２６．光学コンバイナは、入力信号ＳおよびＬに基づいて、４つの出力信号：Ｓ＋Ｌ、Ｓ－Ｌ、Ｓ＋ｊＬ、Ｓ－ｊＬを生成するように構成される光学ハイブリッドを含む、例２３～２５のいずれか１つのＬＩＤＡＲシステム。

［００７３］例２７．フォト受信器は、光学ハイブリッドの出力信号の各々を受信するように構成される４チャネルフォト受信器を含む、例２６のＬＩＤＡＲシステム。
［００７４］例２８．光学結合器は、２×２結合器を含む、例２３～２７のいずれか１つのＬＩＤＡＲシステム。

［００７５］例２９．光学結合器に結合される標的アーム組立体をさらに含み、標的アーム組立体は、レーザ場の第１の部分を標的に導き、レーザ場の反射させられた第１の部分を光学コンバイナに導くように構成される、例２３～２８のいずれか１つのＬＩＤＡＲシステム。

［００７６］例３０．標的アーム組立体は、第１のレーザビームを光学結合器から受信することと、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くこととを行うように構成されるサーキュレータと、サーキュレータに結合される走査光学素子であって、第１のレーザビームをサーキュレータから受信することと、第１のレーザビームを標的に導くことと、反射させられた第１のレーザビームを標的から受信することと、反射させられた第１のレーザビームをサーキュレータに導くこととを行うように構成される、走査光学素子とを含む、例２９のＬＩＤＡＲシステム。

［００７７］例３１．走査光学素子を、ガルバノメトリック走査鏡、または、ＭＥＭＳに基づく走査鏡からなる群から選択する、例３０のＬＩＤＡＲシステム。
［００７８］例３２．標的アーム組立体は、第１のレーザビームを光学結合器から受信することと、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くこととを行うように構成されるサーキュレータと、サーキュレータに結合される集積フォトニックデバイスであって、第１のレーザビームをサーキュレータから受信することと、第１のレーザビームを標的に導くことと、反射させられた第１のレーザビームを標的から受信することと、反射させられた第１のレーザビームをサーキュレータに導くこととを行うように構成される、集積フォトニックデバイスとを含む、例２９のＬＩＤＡＲシステム。

［００７９］例３３．標的アーム組立体は、第１のレーザビームを光学結合器から受信することと、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くこととを行うように構成される２×２結合器と、２×２結合器に結合される集積フォトニックデバイスであって、第１のレーザビームを２×２結合器から受信することと、第１のレーザビームを標的に導くことと、反射させられた第１のレーザビームを標的から受信することと、反射させられた第１のレーザビームを２×２結合器に導くこととを行うように構成される、集積フォトニックデバイスとを含む、例２９のＬＩＤＡＲシステム。

［００８０］例３４．第１のレーザは、負の周波数掃引を有する第３のレーザビームを出力するようにさらに構成され、第２のレーザは、正の周波数掃引を有する第４のレーザビームを出力するようにさらに構成される、例２３～３３のいずれか１つのＬＩＤＡＲシステム。

［００８１］例３５．ＬＩＤＡＲシステムによって標的の距離および速度を決定するための方法であって、レーザバンクにより、正の周波数掃引を有する第１のレーザビーム、および、負の周波数掃引を有する第２のレーザビームを生成するステップと、光学結合器により、レーザ場の第１の部分を標的に導くことを、レーザ場の第１の部分が標的により光学コンバイナに反射させられるように行うステップと、光学コンバイナにより、標的から反射させられたレーザ場の第１の部分を受信するステップと、光学コンバイナにより、レーザ場の第２の部分を光学結合器から直接的に受信するステップと、光学コンバイナにより、レーザ場の反射させられた第１の部分、および、レーザ場の第２の部分を光学的に組み合わせるステップと、フォト受信器により、レーザ場の光学的に組み合わされた部分によって、Ｉ出力およびＱ出力を出力するステップと、フォト受信器に結合される制御回路により、Ｉ出力およびＱ出力によってパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を決定するステップと、制御回路により、正の周波数値においての第１のピークＰＳＤを決定するステップと、制御回路により、負の周波数値においての第２のピークＰＳＤを決定するステップと、制御回路により、正の周波数値と負の周波数値との間の差によって、名目うなり周波数を決定するステップと、制御回路により、正の周波数値および負の周波数値の和によって、名目うなり周波数からの周波数偏移を決定するステップとを含み、標的の距離は、名目うなり周波数に対応し、標的の速度は、周波数偏移に対応する、方法。

［００８２］例３６．フォト受信器は、Ｉ－Ｑ検出器を含む、例３５の方法。
［００８３］例３７．レーザバンクは、第１のレーザおよび第２のレーザの各々に結合されるＮ×１インコヒーレント結合器を含む、例３５または３６の方法。

［００８４］例３８．光学コンバイナは、入力信号ＳおよびＬに基づいて、４つの出力信号：Ｓ＋Ｌ、Ｓ－Ｌ、Ｓ＋ｊＬ、Ｓ－ｊＬを生成するように構成される光学ハイブリッドを含む、例３５～３７のいずれか１つの方法。

［００８５］例３９．フォト受信器は、光学ハイブリッドの出力信号の各々を受信するように構成される４チャネルフォト受信器を含む、例３８の方法。
［００８６］例４０．光学結合器は、２×２結合器を含む、例３５～３９のいずれか１つの方法。

［００８７］例４１．ＬＩＤＡＲシステムは、光学結合器に結合される標的アーム組立体を含み、標的アーム組立体は、第１のレーザビームを標的に導き、反射させられた第１のレーザビームを光学コンバイナに導くように構成される、例３５～４０のいずれか１つの方法。

［００８８］例４２．標的アーム組立体のサーキュレータにより、レーザ場の第１の部分を光学結合器から受信するステップと、サーキュレータにより、レーザ場の反射させられた第１の部分を光学コンバイナに導くステップと、標的アーム組立体の走査光学素子により、レーザ場の第１の部分をサーキュレータから受信するステップと、走査光学素子により、レーザ場の第１の部分を標的に導くステップと、走査光学素子により、レーザ場の反射させられた第１の部分を標的から受信するステップと、走査光学素子により、レーザ場の反射させられた第１の部分をサーキュレータに導くステップとをさらに含む、例４１の方法。

［００８９］例４３．走査光学素子を、ガルバノメトリック走査鏡、または、ＭＥＭＳに基づく走査鏡からなる群から選択する、例４２の方法。
［００９０］例４４．標的アーム組立体のサーキュレータにより、レーザ場の第１の部分を光学結合器から受信するステップと、サーキュレータにより、レーザ場の反射させられた第１の部分を光学コンバイナに導くステップと、標的アーム組立体の集積フォトニックデバイスにより、レーザ場の第１の部分をサーキュレータから受信するステップと、集積フォトニックデバイスにより、レーザ場の第１の部分を標的に導くステップと、集積フォトニックデバイスにより、レーザ場の反射させられた第１の部分を標的から受信するステップと、集積フォトニックデバイスにより、レーザ場の反射させられた第１の部分をサーキュレータに導くステップとをさらに含む、例４１の方法。

［００９１］例４５．標的アーム組立体のサーキュレータにより、レーザ場の第１の部分を光学結合器から受信するステップと、サーキュレータにより、レーザ場の反射させられた第１の部分を光学コンバイナに導くステップと、標的アーム組立体の２×２結合器により、レーザ場の第１の部分をサーキュレータから受信するステップと、２×２結合器により、レーザ場の第１の部分を標的に導くステップと、２×２結合器により、レーザ場の反射させられた第１の部分を標的から受信するステップと、２×２結合器により、レーザ場の反射させられた第１の部分をサーキュレータに導くステップとをさらに含む、例４１の方法。

［００９２］例４６．ビームステアリングモジュールに結合可能なフォトニクス組立体であって、周波数変調レーザビームを受信するように構成される光学システムであって、ビームステアリングモジュールに結合可能な光学分割器であって、周波数変調レーザビームを局所レーザビームおよび標的レーザビームへと光学的に分割することと、標的レーザビームをビームステアリングモジュールに送り出すことと、標的により反射させられた標的レーザビームをビームステアリングモジュールから受信することとを行うように構成される、光学分割器と、光学分割器に結合されるコヒーレント受信器であって、局所レーザビームを光学分割器から受信することと、反射させられた標的レーザビームを光学分割器から受信することと、局所レーザビームおよび標的レーザビームを混合して、出力信号を生み出すこととを行うように構成される、コヒーレント受信器とを含む、光学システムを含む、フォトニクス組立体。

［００９３］例４７．光学分割器は、周波数変調レーザビームを局所レーザビームおよび標的レーザビームへと光学的に分割するように構成される光学パワータップを含む、例４６のフォトニクス組立体。

［００９４］例４８．光学分割器は、標的レーザビームをビームステアリングモジュールに送り出すことと、標的により反射させられた標的レーザビームをビームステアリングモジュールから受信することと、反射させられた標的レーザビームをコヒーレント受信器に送り出すこととを行うように構成される光学サーキュレータを含む、例４６または４７のフォトニクス組立体。

［００９５］例４９．フォトニクス組立体は、集積フォトニックチップを含む、例４６～４８のいずれか１つのフォトニクス組立体。
［００９６］例５０．ビームステアリングモジュールをさらに含む、例４６～４９のいずれか１つのフォトニクス組立体。

［００９７］例５１．ビームステアリングモジュールは、ビーム走査器と、光学レンズシステムであって、標的レーザビームを光学分割器から受信することと、標的レーザビームをビーム走査器に投射することと、反射させられた標的レーザビームをビーム走査器から受信することと、反射させられた標的レーザビームを光学分割器に導くこととを行うように構成される、光学レンズシステムとをさらに含む、例５０のフォトニクス組立体。

［００９８］例５２．光学システムは、第１の光学システムを含み、周波数変調レーザビームは、第１の周波数変調レーザビームを含み、光学分割器は、第１の光学分割器を含み、コヒーレント受信器は、第１のコヒーレント受信器を含み、フォトニクス組立体は、第１の周波数変調レーザビームが第１の光学システムにより受信される際に同時に、第２の周波数変調レーザビームを受信するように構成される第２の光学システムであって、ビームステアリングモジュールに結合可能な第２の光学分割器であって、第２の周波数変調レーザビームを第２の局所レーザビームおよび第２の標的レーザビームへと光学的に分割することと、第２の標的レーザビームをビームステアリングモジュールに送り出すことと、標的により反射させられた第２の標的レーザビームをビームステアリングモジュールから受信することとを行うように構成される、第２の光学分割器と、第２の光学分割器に結合される第２のコヒーレント受信器であって、第２の局所レーザビームを第２の光学分割器から受信することと、反射させられた第２の標的レーザビームを第２の光学分割器から受信することと、第２の局所レーザビームおよび第２の標的レーザビームを混合して、第２の出力信号を生み出すこととを行うように構成される、第２のコヒーレント受信器とを含む、第２の光学システムをさらに含む、例４６～４９のいずれか１つのフォトニクス組立体。

［００９９］例５３．ビームステアリングモジュールをさらに含む、例５２のフォトニクス組立体。
［０１００］例５４．ビームステアリングモジュールは、ビーム走査器と、光学レンズシステムであって、第１の標的レーザビームおよび第２の標的レーザビームを、第１の光学分割器および第２の光学分割器の各々から受信することと、第１の標的レーザビームおよび第２の標的レーザビームをビーム走査器に投射することと、反射させられた第１の標的レーザビーム、および、反射させられた第２の標的レーザビームをビーム走査器から受信することと、反射させられた第１の標的レーザビーム、および、反射させられた第２の標的レーザビームを、第１の光学分割器および第２の光学分割器それぞれに導くこととを行うように構成される、光学レンズシステムとをさらに含む、例５３のフォトニクス組立体。

［０１０１］例５５．ビームステアリングモジュールは、第１のビーム走査器と、第１の光学レンズシステムであって、第１の標的レーザビームを第１の光学分割器から受信することと、第１の標的レーザビームを第１のビーム走査器に投射することと、反射させられた第１の標的レーザビームを第１のビーム走査器から受信することと、反射させられた第１の標的レーザビームを第１の光学分割器に導くこととを行うように構成される、第１の光学レンズシステムと、第２のビーム走査器と、第２の光学レンズシステムであって、第２の標的レーザビームを第２の光学分割器から受信することと、第２の標的レーザビームを第２のビーム走査器に投射することと、反射させられた第２の標的レーザビームを第２のビーム走査器から受信することと、反射させられた第２の標的レーザビームを第２の光学分割器に導くこととを行うように構成される、第２の光学レンズシステムとをさらに含む、例５３のフォトニクス組立体。

［０１０２］例５６．出力信号は、Ｉチャネル信号およびＱチャネル信号を含む、例４６～５５のいずれか１つのフォトニクス組立体。
［０１０３］例５７．コヒーレント受信器は、光学ハイブリッドを含む、例４６～５６のいずれか１つのフォトニクス組立体。

［０１０４］例５８．コヒーレント受信器は、出力信号を出力するように構成される１対のバランス型フォトダイオードを含む、例４６～５６のいずれか１つのフォトニクス組立体。
［０１０５］例５９．光学システムを含むフォトニクス組立体によって標的環境を走査するための方法であって、光学システムは、光学分割器と、光学分割器に結合されるコヒーレント受信器とを含み、方法は、光学システムにより、周波数変調レーザビームを受信するステップと、光学分割器により、周波数変調レーザビームを局所レーザビームおよび標的レーザビームへと光学的に分割するステップと、光学分割器により、標的レーザビームをビームステアリングモジュールに送り出すステップと、光学分割器により、標的により反射させられた標的レーザビームをビームステアリングモジュールから受信するステップと、コヒーレント受信器により、局所レーザビームを光学分割器から受信するステップと、コヒーレント受信器により、反射させられた標的レーザビームを光学分割器から受信するステップと、コヒーレント受信器により、局所レーザビームおよび標的レーザビームを混合して、出力信号を生み出すステップとを含む、方法。

［０１０６］例６０．光学分割器は、周波数変調レーザビームを局所レーザビームおよび標的レーザビームへと光学的に分割するように構成される光学パワータップを含む、例５９の方法。

［０１０７］例６１．光学分割器は、光学サーキュレータを含み、方法は、光学サーキュレータにより、標的レーザビームをビームステアリングモジュールに送り出すステップと、光学サーキュレータにより、標的により反射させられた標的レーザビームをビームステアリングモジュールから受信するステップと、光学サーキュレータにより、反射させられた標的レーザビームをコヒーレント受信器に送り出すステップとをさらに含む、例５９または６０の方法。

［０１０８］例６２．フォトニクス組立体は、集積フォトニックチップを含む、例５９～６１のいずれか１つの方法。
［０１０９］例６３．フォトニクス組立体は、ビームステアリングモジュールをさらに含む、例５９～６２のいずれか１つの方法。

［０１１０］例６４．ビームステアリングモジュールは、ビーム走査器と、光学レンズシステムとをさらに含み、方法は、光学レンズシステムにより、標的レーザビームを光学分割器から受信するステップと、光学レンズシステムにより、標的レーザビームをビーム走査器に投射するステップと、光学レンズシステムにより、反射させられた標的レーザビームをビーム走査器から受信するステップと、光学レンズシステムにより、反射させられた標的レーザビームを光学分割器に導くステップとをさらに含む、例６３の方法。

［０１１１］例６５．光学システムは、第１の光学システムを含み、周波数変調レーザビームは、第１の周波数変調レーザビームを含み、光学分割器は、第１の光学分割器を含み、コヒーレント受信器は、第１のコヒーレント受信器を含み、方法は、第２の光学システムにより、第１の周波数変調レーザビームが第１の光学システムにより受信される際に同時に、第２の周波数変調レーザビームを受信するステップと、光学分割器により、第２の周波数変調レーザビームを第２の局所レーザビームおよび第２の標的レーザビームへと光学的に分割するステップと、光学分割器により、第２の標的レーザビームをビームステアリングモジュールに送り出すステップと、光学分割器により、標的により反射させられた第２の標的レーザビームをビームステアリングモジュールから受信するステップと、第２のコヒーレント受信器により、第２の局所レーザビームを第２の光学分割器から受信するステップと、第２のコヒーレント受信器により、反射させられた第２の標的レーザビームを第２の光学分割器から受信するステップと、第２のコヒーレント受信器により、第２の局所レーザビームおよび第２の標的レーザビームを混合して、第２の出力信号を生み出すステップとをさらに含む、例５９～６２のいずれか１つの方法。

［０１１２］例６６．フォトニクス組立体は、ビームステアリングモジュールをさらに含む、例６５の方法。
［０１１３］例６７．ビームステアリングモジュールは、ビーム走査器と、光学レンズシステムとをさらに含み、方法は、光学レンズシステムにより、第１の標的レーザビームおよび第２の標的レーザビームを、第１の光学分割器および第２の光学分割器の各々から受信するステップと、光学レンズシステムにより、第１の標的レーザビームおよび第２の標的レーザビームをビーム走査器に投射するステップと、光学レンズシステムにより、反射させられた第１の標的レーザビーム、および、反射させられた第２の標的レーザビームをビーム走査器から受信するステップと、光学レンズシステムにより、反射させられた第１の標的レーザビーム、および、反射させられた第２の標的レーザビームを、第１の光学分割器および第２の光学分割器それぞれに導くステップとをさらに含む、例６６の方法。

［０１１４］例６８．ビームステアリングモジュールは、第１のビーム走査器と、第１の光学レンズシステムと、第２のビーム走査器と、第２の光学レンズシステムとをさらに含み、方法は、第１の光学レンズシステムにより、第１の標的レーザビームを第１の光学分割器から受信するステップと、第１の光学レンズシステムにより、第１の標的レーザビームを第１のビーム走査器に投射するステップと、第１の光学レンズシステムにより、反射させられた第１の標的レーザビームを第１のビーム走査器から受信するステップと、第１の光学レンズシステムにより、反射させられた第１の標的レーザビームを第１の光学分割器に導くステップと、第２の光学レンズシステムにより、第２の標的レーザビームを第２の光学分割器から受信するステップと、第２の光学レンズシステムにより、第２の標的レーザビームを第２のビーム走査器に投射するステップと、第２の光学レンズシステムにより、反射させられた第２の標的レーザビームを第２のビーム走査器から受信するステップと、第２の光学レンズシステムにより、反射させられた第２の標的レーザビームを第２の光学分割器に導くステップとをさらに含む、例６６の方法。

［０１１５］例６９．出力信号は、Ｉチャネル信号およびＱチャネル信号を含む、例５９～６８のいずれか１つの方法。
［０１１６］例７０．コヒーレント受信器は、光学ハイブリッドを含む、例５９～６９のいずれか１つの方法。

［０１１７］例７１．コヒーレント受信器は、出力信号を出力するように構成される１対のバランス型フォトダイオードを含む、例５９～７０のいずれか１つの方法。
［０１１８］いくつかの形式を例解および説明したが、添付される特許請求の範囲の範囲を、そのような詳細に限定または制限することは、本出願人の意図するものではない。それらの形式に対する数多くの修正、変形、変更、置換、組み合わせ、および均等物を、本開示の範囲から逸脱することなく、実現する場合があり、当業者が思い付くことになる。その上、説明される形式と関連付けられる各々の要素の構造を、代替的には、要素により遂行される機能を提供するための手段として説明することができる。さらには、材料を所定の構成要素に対して開示する場合、他の材料を使用する場合がある。それゆえに、上述の説明、および、添付される特許請求の範囲は、すべての、開示される形式の範囲の中にあるような修正、組み合わせ、および変形を包含することを意図されるということを理解すべきである。添付される特許請求の範囲は、すべてのそのような修正、変形、変更、置換、修正、および均等物を包含することを意図される。

［０１１９］上述の詳細な説明が、ブロック線図、フローチャート、および／または例の使用によって、デバイスおよび／またはプロセスの様々な形式を明らかにした。そのようなブロック線図、フローチャート、および／または例が、１つまたは複数の機能および／または動作を内包する限りにおいて、そのようなブロック線図、フローチャート、および／または例の中の、各々の機能および／または動作を、広い範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または、それらの事実上任意の組み合わせにより、個々に、および／または集合的に実現することができるということを、当業者により理解することになる。当業者は、全体的に、または部分的に、本明細書において開示される形式の一部の態様を、集積回路の形で、１つもしくは複数のコンピュータ上で作動する１つもしくは複数のコンピュータプログラムとして（例えば、１つまたは複数のコンピュータシステム上で作動する１つまたは複数のプログラムとして）、１つもしくは複数のプロセッサ上で作動する１つもしくは複数のプログラムとして（例えば、１つまたは複数のマイクロプロセッサ上で作動する１つまたは複数のプログラムとして）、ファームウェアとして、または、それらの事実上任意の組み合わせとして、等価的に実現することができるということを認識することになり、当業者は、回路網を設計すること、ならびに／または、ソフトウェアおよびもしくはファームウェアに対するコードを書き記すことが、本開示の観点からは、十分に当業者の技量の範囲内であることになるということを認識することになる。加えて、当業者は、本明細書において説明される主題の機構は、種々の形式での１つまたは複数のプログラム製品として配布される能力があるということを察知することになり、当業者は、本明細書において説明される主題の例解的な形式は、配布を現実に履行するために使用される信号担持媒体の個別の型に無関係に適用になるということを察知することになる。

［０１２０］本明細書においての任意の態様において使用される際、用語「制御回路」は、例えば、実配線回路網、プログラマブル回路網（例えば、１つもしくは複数の個々の命令処理コアを含むコンピュータプロセッサ、処理ユニット、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコントローラユニット、コントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））、状態機械回路網、プログラマブル回路網により実行される命令を記憶するファームウェア、および、それらの任意の組み合わせを指す場合がある。制御回路を、集合的に、または個々に、より大きいシステム、例えば、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、スマートフォン、その他の部分を形成する回路網として実施する場合がある。よって、本明細書において使用される際、「制御回路」は、少なくとも１つの離散電気回路を有する電気回路網、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路網、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路網、コンピュータプログラムにより構成される汎用コンピューティングデバイス（例えば、本明細書において説明されるプロセスおよび／もしくはデバイスを少なくとも部分的に履行するコンピュータプログラムにより構成される汎用コンピュータ、または、本明細書において説明されるプロセスおよび／もしくはデバイスを少なくとも部分的に履行するコンピュータプログラムにより構成されるマイクロプロセッサ）を形成する電気回路網、メモリデバイス（例えば、ランダムアクセスメモリの形式）を形成する電気回路網、および／または、通信デバイス（例えば、モデム、通信スイッチ、または光学電気機器）を形成する電気回路網を含み、ただしそれらに制限されない。当業者は、本明細書において説明される主題を、アナログもしくはデジタル方式、または、それらの何らかの組み合わせで実現する場合があるということを認識することになる。

［０１２１］本明細書においての任意の態様において使用される際、用語「構成要素」、「システム」、「モジュール」、および同類のものは、ハードウェア、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、または、実行中のソフトウェアのいずれかの、コンピュータと関係がある実体を指すことができる。

［０１２２］１つまたは複数の構成要素を、本明細書において、「ように構成される」、「ように構成可能な」、「ように動作可能な／動作する」、「適応させられる／適応可能な」、「能力をもつ」、「ように適合可能な／適合させられる」、その他と言及する場合がある。当業者は、「ように構成される」は、文脈が他の形で要さない限り、一般的には、活動状態構成要素および／または非活動状態構成要素および／または待機状態構成要素を網羅することができるということを認識することになる。

Claims (29)

1. 標的の距離および速度を決定するためのＬＩＤＡＲシステムであって、
   第１の周波数掃引を有する第１のレーザビームを出力するように構成される第１のレーザと、
   第２の周波数掃引を有する第２のレーザビームを出力するように構成される第２のレーザと
   を含むレーザバンクであって、
   前記第１のレーザビームおよび前記第２のレーザビームからレーザ場を生成するように構成される、
   レーザバンクと、
   光学コンバイナと、
   前記レーザバンクに結合される光学結合器であって、
   前記レーザ場の第１の部分を前記標的に導くことを、前記レーザ場の前記第１の部分が前記標的により前記光学コンバイナに反射させられるように行うことと、
   前記レーザ場の第２の部分を前記光学コンバイナに直接的に導くことと
   を行うように構成され、
   前記光学コンバイナは、
   前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分を受信することと、
   前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分、および、前記レーザ場の前記第２の部分を光学的に組み合わせることと
   を行うように構成される、光学結合器と、
   前記光学コンバイナに結合されるフォト受信器であって、前記レーザ場の前記光学的に組み合わされた部分によって、Ｉ出力およびＱ出力を出力するように構成される、フォト受信器と、
   前記フォト受信器に結合される制御回路であって、 前記Ｉ出力および前記Ｑ出力によってパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を決定することと、
   正の周波数値においての第１のピークＰＳＤを決定することと、
   負の周波数値においての第２のピークＰＳＤを決定することと、
   前記正の周波数値と前記負の周波数値との間の差によって、名目ＰＳＤ周波数を決定することと、
   前記正の周波数値および前記負の周波数値の和によって、前記名目ＰＳＤ周波数からの周波数偏移を決定することと
   を行うように構成される、制御回路と
   を含み、
   前記標的の前記距離は、前記名目ＰＳＤ周波数に対応し、
   前記標的の前記速度は、前記周波数偏移に対応する、ＬＩＤＡＲシステム。
2. 前記フォト受信器は、Ｉ－Ｑ検出器を含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
3. 前記レーザバンクは、前記第１のレーザおよび前記第２のレーザの各々に結合されるＮ×１インコヒーレント結合器を含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
4. 前記光学コンバイナは、入力信号ＳおよびＬに基づいて、４つの出力信号：Ｓ＋Ｌ、Ｓ－Ｌ、Ｓ＋ｊＬ、Ｓ－ｊＬを生成するように構成される光学ハイブリッドを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
5. 前記フォト受信器は、前記光学ハイブリッドの前記出力信号の各々を受信するように構成される４チャネルフォト受信器を含む、請求項４に記載のＬＩＤＡＲシステム。
6. 前記光学結合器は、２×２結合器を含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
7. 前記光学結合器に結合される標的アーム組立体をさらに含み、前記標的アーム組立体は、前記レーザ場の前記第１の部分を前記標的に導き、前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分を前記光学コンバイナに導くように構成される、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
8. 前記標的アーム組立体は、
   前記第１のレーザビームを前記光学結合器から受信することと、
   反射させられた前記第１のレーザビームを前記光学コンバイナに導くことと
   を行うように構成されるサーキュレータと、
   前記サーキュレータに結合される走査光学素子であって、
   前記第１のレーザビームを前記サーキュレータから受信することと、
   前記第１のレーザビームを標的に導くことと、
   前記反射させられた第１のレーザビームを前記標的から受信することと、
   前記反射させられた第１のレーザビームを前記サーキュレータに導くことと
   を行うように構成される、走査光学素子と
   を含む、請求項７に記載のＬＩＤＡＲシステム。
9. 前記走査光学素子を、ガルバノメトリック走査鏡、ＭＥＭＳに基づく走査鏡、または、固体光学走査器からなる群から選択する、請求項８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
10. 前記標的アーム組立体は、
    前記第１のレーザビームを前記光学結合器から受信することと、
    反射させられた前記第１のレーザビームを前記光学コンバイナに導くこととを行うように構成されるサーキュレータと、
    前記サーキュレータに結合される集積フォトニックデバイスであって、
    前記第１のレーザビームを前記サーキュレータから受信することと、
    前記第１のレーザビームを標的に導くことと、
    前記反射させられた第１のレーザビームを前記標的から受信することと、
    前記反射させられた第１のレーザビームを前記サーキュレータに導くことと
    を行うように構成される、集積フォトニックデバイスと
    を含む、請求項７に記載のＬＩＤＡＲシステム。
11. 前記標的アーム組立体は、
    前記第１のレーザビームを前記光学結合器から受信することと、
    反射させられた前記第１のレーザビームを前記光学コンバイナに導くことと
    を行うように構成される２×２結合器と、
    前記２×２結合器に結合される集積フォトニックデバイスであって、
    前記第１のレーザビームを前記２×２結合器から受信することと、
    前記第１のレーザビームを標的に導くことと、
    前記反射させられた第１のレーザビームを前記標的から受信することと、
    前記反射させられた第１のレーザビームを前記２×２結合器に導くことと
    を行うように構成される、集積フォトニックデバイスと
    を含む、請求項７に記載のＬＩＤＡＲシステム。
12. 前記第１のレーザは、負の周波数掃引を有する第３のレーザビームを出力するようにさらに構成され、
    前記第２のレーザは、正の周波数掃引を有する第４のレーザビームを出力するようにさらに構成される、
    請求項２５に記載のＬＩＤＡＲシステム。
13. ＬＩＤＡＲシステムによって標的の距離および速度を決定するための方法であって、
    レーザバンクにより、第１の周波数掃引を有する第１のレーザビーム、および、第２の周波数掃引を有する第２のレーザビームを生成するステップと、
    光学結合器により、レーザ場の第１の部分を前記標的に導くことを、前記レーザ場の前記第１の部分が前記標的により光学コンバイナに反射させられるように行うステップと、
    前記光学コンバイナにより、前記標的から反射させられた前記レーザ場の前記第１の部分を受信するステップと、
    前記光学コンバイナにより、前記レーザ場の第２の部分を前記光学結合器から直接的に受信するステップと、
    前記光学コンバイナにより、前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分、および、前記レーザ場の前記第２の部分を光学的に組み合わせるステップと、
    フォト受信器により、前記レーザ場の前記光学的に組み合わされた部分によって、Ｉ出力およびＱ出力を出力するステップと、
    前記フォト受信器に結合される制御回路により、前記Ｉ出力および前記Ｑ出力によってパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を決定するステップと、
    前記制御回路により、正の周波数値においての第１のピークＰＳＤを決定するステップと、
    前記制御回路により、負の周波数値においての第２のピークＰＳＤを決定するステップと、
    前記制御回路により、前記正の周波数値と前記負の周波数値との間の差によって、名目うなり周波数を決定するステップと、
    前記制御回路により、前記正の周波数値および前記負の周波数値の和によって、前記名目うなり周波数からの周波数偏移を決定するステップとを含み、
    前記標的の前記距離は、前記名目うなり周波数に対応し、
    前記標的の前記速度は、前記周波数偏移に対応する、方法。
14. 前記フォト受信器は、Ｉ－Ｑ検出器を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記レーザバンクは、第１のレーザおよび第２のレーザの各々に結合されるＮ×１インコヒーレント結合器を含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記光学コンバイナは、入力信号ＳおよびＬに基づいて、４つの出力信号：Ｓ＋Ｌ、Ｓ－Ｌ、Ｓ＋ｊＬ、Ｓ－ｊＬを生成するように構成される光学ハイブリッドを含む、請求項１３に記載の方法。
17. 前記フォト受信器は、前記光学ハイブリッドの前記出力信号の各々を受信するように構成される４チャネルフォト受信器を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記光学結合器は、２×２結合器を含む、請求項１３に記載の方法。
19. 前記ＬＩＤＡＲシステムは、前記光学結合器に結合される標的アーム組立体を含み、前記標的アーム組立体は、前記第１のレーザビームを前記標的に導き、反射させられた前記第１のレーザビームを前記光学コンバイナに導くように構成される、請求項１３に記載の方法。
20. 前記標的アーム組立体のサーキュレータにより、前記レーザ場の前記第１の部分を前記光学結合器から受信するステップと、
    前記サーキュレータにより、前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分を前記光学コンバイナに導くステップと、
    前記標的アーム組立体の走査光学素子により、前記レーザ場の前記第１の部分を前記サーキュレータから受信するステップと、
    前記走査光学素子により、前記レーザ場の前記第１の部分を標的に導くステップと、
    前記走査光学素子により、前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分を前記標的から受信するステップと、
    前記走査光学素子により、前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分を前記サーキュレータに導くステップと
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記走査光学素子を、ガルバノメトリック走査鏡、ＭＥＭＳに基づく走査鏡、または、固体光学走査器からなる群から選択する、請求項２０に記載の方法。
22. 前記標的アーム組立体のサーキュレータにより、前記レーザ場の前記第１の部分を前記光学結合器から受信するステップと、
    前記サーキュレータにより、前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分を前記光学コンバイナに導くステップと、
    前記標的アーム組立体の集積フォトニックデバイスにより、前記レーザ場の前記第１の部分を前記サーキュレータから受信するステップと、
    前記集積フォトニックデバイスにより、前記レーザ場の前記第１の部分を標的に導くステップと、
    前記集積フォトニックデバイスにより、前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分を前記標的から受信するステップと、
    前記集積フォトニックデバイスにより、前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分を前記サーキュレータに導くステップと
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
23. 前記標的アーム組立体のサーキュレータにより、前記レーザ場の前記第１の部分を前記光学結合器から受信するステップと、
    前記サーキュレータにより、前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分を前記光学コンバイナに導くステップと、
    前記標的アーム組立体の２×２結合器により、前記レーザ場の前記第１の部分を前記サーキュレータから受信するステップと、
    前記２×２結合器により、前記レーザ場の前記第１の部分を標的に導くステップと、
    前記２×２結合器により、前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分を前記標的から受信するステップと、
    前記２×２結合器により、前記レーザ場の前記反射させられた第１の部分を前記サーキュレータに導くステップと
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
24. 前記第１の周波数掃引、および、前記第２の周波数掃引は、相補的である、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
25. 前記第１の周波数掃引は、正の周波数掃引を含み、前記第２の周波数掃引は、負の周波数掃引を含む、請求項２４に記載のＬＩＤＡＲシステム。
26. 前記第１の周波数掃引は、負の周波数掃引を含み、前記第２の周波数掃引は、正の周波数掃引を含む、請求項２４に記載のＬＩＤＡＲシステム。
27. 前記第１の周波数掃引、および、前記第２の周波数掃引は、相補的である、請求項１３に記載の方法。
28. 前記第１の周波数掃引は、正の周波数掃引を含み、前記第２の周波数掃引は、負の周波数掃引を含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記第１の周波数掃引は、負の周波数掃引を含み、前記第２の周波数掃引は、正の周波数掃引を含む、請求項２７に記載の方法。

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