JP7425081B2 - マルチスタティックコヒーレントＬｉＤＡＲの装置、方法及びシステム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１９年３月２０日に出願された「マルチスタティックコヒーレントＬｉＤＡＲ」との名称の米国仮出願第６２／８２１，４２７号、及び２０１９年１０月２５日に出願された「マルチスタティックコヒーレントＬｉＤＡＲ」との名称の米国仮出願第６２／９２６，０８５号の利益を主張する。上述した出願それぞれの開示全体が、ここに参照により組み入れられる。

本開示は、マルチスタティックコヒーレントライダー（ＬｉＤＡＲ）に関する。

いくつかのＬｉＤＡＲシステムは、光の送受信に単数のアパチャを使用する（ここでは「モノスタティック」アパチャ構成と称する）。代替的に、いくつかのＬｉＤＡＲシステムは、送信用アパチャ及び受信用アパチャが近接する２つのアパチャを使用する（ここでは「バイスタティック」アパチャ構成と称する）。異なるシステムが、異なる基準に基づいてＬｉＤＡＲ構成の様々な側面を最適化する。光波が光源から単数又は複数の標的物体へ所与の距離で送信され、当該標的物体から後方散乱された光子が収集される。連続波（ＣＷ）ＬｉＤＡＲシステムにおいて使用される光源は、レーザが典型的である。レーザは線幅が狭い光波を与え、その光波は、特定レンジ（例えば約１００ｎｍ～約１ｍｍの間、又はそのサブレンジ）に収まるピーク波長を有し、ここでは単に「光」とも称される。いくつかのＬｉＤＡＲシステムは、システム性能及び／又はシステム設計においてなされ得る様々なトレードオフに応じて、モノスタティックアパチャ構成又はバイスタティックアパチャ構成のいずれかを使用するように設計され得る。

一側面において、一般に、装置が、少なくとも一つの送信器であって、送信角度に沿って標的位置に向かって送信される光波の少なくとも一つのビームを与えるべく構成される送信アパチャを含み、当該光波は、当該光波の少なくとも第１部分と、当該光波の当該第１部分の特性とは異なる特性を有する当該光波の第２部分とを含む、少なくとも一つの送信器と、２つ以上の受信器とを含み、少なくとも一つの受信器が、当該送信アパチャ又は異なる受信器の受信アパチャの少なくとも一方に近接して配列される受信アパチャと、当該受信アパチャの中にある光フェーズドアレイであって、対応する収集角度に沿って当該受信アパチャに到達した収集された光波の少なくとも一部分を受信するように構成される光フェーズドアレイと、当該収集された光波の当該受信された部分を、当該光波の当該第１部分の特性に従ってフィルタリングするように構成されるフィルタと、当該収集された光波の当該受信された部分に基づいて信号を与えるように構成される検出器とを含む。

他側面において、一般に、方法が、送信器の送信アパチャから送信角度に沿って標的位置に向かって送信される光波の少なくとも一つのビームを与えることであって、当該光波は、当該光波の少なくとも第１部分と、当該光波の当該第１部分の特性とは異なる特性を有する当該光波の第２部分とを含むことと、２つ以上の受信器の受信アパチャにおいて、収集された光波を受信することとを含み、少なくとも一つの受信器が、当該送信アパチャ又は異なる受信器の受信アパチャの少なくとも一方に近接して配列される受信アパチャと、当該受信アパチャの中にある光フェーズドアレイであって、対応する収集角度に沿って当該受信アパチャに到達した収集された光波の少なくとも一部分を受信するように構成される光フェーズドアレイと、当該収集された光波の当該受信された部分を、当該光波の当該第１部分の特性に従ってフィルタリングするように構成されるフィルタと、当該収集された光波の当該受信された部分に基づいて信号を与えるように構成される検出器とを含む。

複数の側面が、以下の特徴の一つ以上を含み得る。

各検出器がコヒーレント検出器を含み、当該コヒーレント検出器は、収集された光波の受信された部分をローカル振動子光波に光学的に結合して結合光波を与え、当該結合光波を検出して信号を与えるように構成される。

ローカル振動子光波と送信光波との間には周波数シフトが存在するので、コヒーレント検出器におけるヘテロダイン検出が可能となる。

各信号は振幅及び位相角を含み、当該信号に対応する各成分が、当該振幅に基づくが当該位相角からは独立した数量を含む。

回路は、各信号をデジタル形式に変換し、デジタル形式の信号を処理して位相角への依存性を除去するように構成される。

少なくとも一つのコヒーレント検出器が、同相結合光波を与えるべく第１ローカル振動子光波を使用し、直交結合光波を与えるべく第１ローカル振動子光波に対してシフトされた第２ローカル振動子光波を使用することにより、同相／直交（Ｉ／Ｑ）空間における振幅及び位相角を与えるように構成される。

回路は、当該検出器の一つから与えられる実数値信号に対して変換を行い、当該実数値信号の結果的な複素変換の複素空間において振幅及び位相角を与えるように構成される。

各検出器は、一対の平衡光検出器が生成する光電流間の差を表す電流を生成するように構成される。

受信アパチャの総数量は３から２０の間である。

受信アパチャの総数量は４から１０の間である。

送信アパチャの総数量は１である。

各受信アパチャの面積は、送信アパチャの面積と４／９倍から９／４倍の範囲内で等しい。

受信アパチャは、光フェーズドアレイが、当該光フェーズドアレイの素子の位相を使用して各収集角度の操舵を与えるべく構成される平面内の軸に沿って配列される。

受信器の各光フェーズドアレイは、対応する収集角度を標的位置に整列させるように構成される。

送信器は、送信アパチャの中に光フェーズドアレイを含む。

受信アパチャの中にある各光フェーズドアレイの面積は、送信アパチャの中にある光フェーズドアレイの面積と４／９倍から９／４倍の範囲内で等しい。

送信アパチャの中にある又は受信アパチャの少なくとも一つの中にある少なくとも一つの光フェーズドアレイは、光フェーズドアレイの素子の位相を使用して第１角度を操舵し、波長を使用して第２角度を操舵するように構成される。

受信器は第１受信器であり、受信アパチャは第１受信アパチャであり、光フェーズドアレイは第１光フェーズドアレイであり、フィルタは第１フィルタであり、検出器は第１検出器であり、２つ以上の受信器は第２受信器を含み、第２受信器は、第２受信器アパチャとして構成される当該送信アパチャと、当該送信アパチャの中にある第２光フェーズドアレイであって、対応する収集角度に沿って当該送信アパチャに到達した収集光波の少なくとも一部分を受信するように構成される第２光フェーズドアレイと、当該収集された光波の当該受信された部分を、当該光波の当該第１部分の特性とは異なり当該光波の当該第２部分の特性とも異なる特性に従ってフィルタリングするように構成される第２フィルタと、当該第２フィルタがフィルタリングした当該収集光波の当該フィルタリングされた部分に基づく信号を与えるように構成される第２検出器とを含む。

装置はさらに、収集光波に関連付けられる推定距離を、当該２つ以上の受信器の検出器から与えられた信号の２つ以上のそれぞれに対応する対応成分を含む組み合わせに少なくとも部分的に基づいて決定するように構成される回路も含む。

送信器は、送信光波に線形周波数変調を適用して当該回路が当該推定距離を決定できるようにする。

送信アパチャはさらに、送信光波の特性とは異なる特性を有する光波の少なくとも一部分を受信するべく光フェーズドアレイが使用される受信アパチャとしても構成される。複数の受信アパチャの少なくとも一つが、当該異なる特性を有する光波のビームを与える送信アパチャとして使用される。

これらの特性は、特有の波長、特有のタイムスロット、又は特有の偏光の少なくとも一つを含む。

特性は特有の波長を含む。

一つ以上の光源が、異なるそれぞれのスペクトル帯域にわたってチューニング可能な複数のスペクトル成分を与える。光波の第１部分が第１スペクトル成分を含み、光波の第２部分が、第１スペクトル成分とは異なる第２スペクトル成分を含む。

装置はさらに、一つ以上の光源を含む。

送信アパチャはさらに、第１スペクトル成分及び第２スペクトル成分とは異なる第３スペクトル成分を受信するべく光フェーズドアレイが使用される受信アパチャとしても構成される。

第３スペクトル成分は、第１スペクトル成分の波長と第２スペクトル成分の波長との間の波長を有し、送信光波は、第３スペクトル成分の波長において有意なパワーを有しない。

送信アパチャは第１送信アパチャであり、送信光波は第１送信光波であり、装置は、第１スペクトル成分と異なりかつ第２スペクトル成分とも異なる第３スペクトル成分を少なくとも含む第２送信光波の少なくとも一つのビームを与えるように構成される第２送信アパチャを含む。

第２送信アパチャはさらに、光フェーズドアレイが第１スペクトル成分を受信するべく使用される第２受信アパチャとしても構成される。

装置はさらに、第１スペクトル成分を第１送信アパチャに与える少なくとも一つの光源から導出されるローカル振動子を用いてコヒーレント混合することによって、第２受信アパチャから受信した第１スペクトル成分を検出するべく構成されるコヒーレント受信器も含む。

第３スペクトル成分は、第１スペクトル成分の波長と第２スペクトル成分の波長との間の波長を有し、第１送信光波は、第３スペクトル成分の波長において有意なパワーを有しない。

第１送信アパチャ及び第２送信アパチャは、複数アパチャの配列体の中心近くに配置される。当該受信アパチャの少なくともいくつかは、当該複数アパチャの配列体の端近くに配置される。

受信アパチャの数量は、当該複数アパチャの配列体における送信アパチャの数量よりも大きい。

他側面において、一般に、ＬｉＤＡＲシステムは、２つ以上のアパチャの配列体と、送信器サブシステムと、受信器サブシステムとを含み、２つ以上のアパチャの配列体は、当該２つ以上のアパチャの少なくとも２つから標的位置へと送信光波の少なくとも一つのビームを与えるべく構成され、当該２つ以上のアパチャは、第１光フェーズドアレイを中に含む第１アパチャと、第２光フェーズドアレイを中に含む第２アパチャとを含み、当該送信器サブシステムは、当該２つ以上のアパチャのすべてよりも少ない数のアパチャからなる第１サブセットに当該送信光波の第１部分を与えるように構成されて当該第１サブセットが当該第１アパチャを含むとともに、当該２つ以上のアパチャのすべてよりも少ない数のアパチャからなる第２サブセットに当該送信光波の第２部分を与えるように構成されて当該第２サブセットが当該第１サブセットとは異なって当該第２アパチャを含み、当該光波の当該第２部分は、当該光波の当該第１部分の特性とは異なる特性を有し、当該受信器サブシステムは、当該配列体において当該２つ以上のアパチャの少なくとも一つに到達した収集光波の一部分を、当該光波の当該第２部分の特性に従ってフィルタリングするように構成される第１フィルタと、当該第１フィルタがフィルタリングした当該収集光波の当該一部分に基づいて信号を与えるように構成される第１検出器とを含む。

複数の側面が、以下の特徴の一つ以上を含み得る。

特性は特有の波長を含み、送信光波の第１部分は第１スペクトル帯域に波長を有する光を含み、送信光波の第２部分は第１スペクトル帯域とは異なる第２スペクトル帯域に波長を有する光を含む。

第１フィルタは、第１アパチャに到達した収集光波の一部分をフィルタリングするように構成され、受信器サブシステムはさらに、第２アパチャに到達した収集光波の一部分を、光波の第１部分の特性に従ってフィルタリングするべく構成される第２フィルタと、第２フィルタがフィルタリングした収集光波の当該一部分に基づいて信号を与えるように構成される第２検出器とを含む。

送信器サブシステムは、第１スペクトル帯域の波長を有する光を第３スペクトル帯域の波長を有する光と結合させるように構成される波長分割マルチプレクシングコンポーネントを含む。ここで、第２スペクトル帯域は、第１スペクトル帯域と第３スペクトル帯域との間に存在する。

２つ以上のアパチャの配列体は第３アパチャを含む。第３アパチャは、当該第３アパチャの中に第３光フェーズドアレイを含み、第１フィルタは、第３アパチャに到達した収集光波の一部分をフィルタリングするように構成される。

送信器サブシステムは、第１スペクトル帯域の波長を有する光を第３スペクトル帯域の波長を有する光と結合させるように構成される第１波長分割マルチプレクシングコンポーネントと、第２スペクトル帯域の波長を有する光を第４スペクトル帯域の波長を有する光と結合させるように構成される第２波長分割マルチプレクシングコンポーネントとを含む。ここで、第２スペクトル帯域は第１スペクトル帯域と第３スペクトル帯域との間に存在し、第３スペクトル帯域は第２スペクトル帯域と第４スペクトル帯域との間に存在する。

第１フィルタは、第２スペクトル帯域にわたってチューニング可能な通過帯域を有するチューニング可能フィルタを含み、受信器サブシステムは、第２スペクトル帯域の波長を有する光に少なくとも部分的に基づいて第１フィルタをチューニングするように構成される。

複数の側面が、以下の利点の一つ以上を含み得る。

ここに記載される技術を使用すると、ＬｉＤＡＲシステムを様々な態様で最適化することができる。例えば、いくつかの実装例において、所与の全デバイス領域に対し（例えば送信アパチャ及び受信アパチャの双方ともに対し）、所与の光源出力パワーに対し、単数又は複数の標的物体から収集される後方散乱光子の数が増加する一方、バックグラウンド漏洩光は減少する。いくつかの実装例により、粗い表面（例えば非鏡面）からの後方散乱光による干渉から生じるスペックル効果への耐性の改善が可能となり、標的物体が予測される標的位置までの長距離標的距離及び短距離標的距離の双方に対する性能の改善が可能となる。

他の特徴及び利点が、以下の記載から、並びに図面及び特許請求の範囲から明らかとなる。

本開示は、添付の図面とともに読むと、以下の詳細な説明から最もよく理解される。一般的な実務によれば、図面の様々な特徴は、縮尺通りではないことが強調される。それどころか、様々な特徴の寸法は、明確性を目的として任意に拡大又は縮小される。

モノスタティックＬｉＤＡＲシステムの例の模式図である。 バイスタティックＬｉＤＡＲシステムの例の模式図である。 図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、シミュレーションされた検出結果例のプロットである。 図４Ａ及び図４Ｂは、アパチャ、及び標的から受信した対応するスペックルパターンの例の模式図である。 図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、アパチャアレイの例の模式図である。 マルチスタティックＬｉＤＡＲシステムの例の模式図である。 マルチスタティックコヒーレントＬｉＤＡＲシステムの例の様々な部分の模式図である。 マルチスタティックコヒーレントＬｉＤＡＲシステムの例の様々な部分の模式図である。 マルチスタティックコヒーレントＬｉＤＡＲシステムの例の様々な部分の模式図である。 マルチスタティックコヒーレントＬｉＤＡＲシステムの例の様々な部分の模式図である。 マルチスタティックアパチャ構成のＷＤＭバージョンの模式図である。 一スペクトルの異なるレンジのために一を超えるアパチャを使用するＷＤＭレーザシステムの模式図である。 一スペクトルの異なるレンジのために一を超えるアパチャを使用するＷＤＭレーザシステムの模式図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるシステムとともに使用され得るＷＤＭコンポーネントの例の模式図である。 ＷＤＭコンポーネントのスペクトル応答における保護帯域のプロット例である。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、ＷＤＭコンポーネントのドロップポート及びスルーポートのスペクトル応答例のプロットである。 広い送信帯域の一例のプロットである。 近接して整列する送信帯域の一例のプロットである。 マルチスタティックアパチャ構成のＷＤＭバージョンの模式図である。 特有のアパチャのためのＷＤＭシステムの例の模式図である。 図１６Ａのシステムにおける送信及び受信の波長帯域の例のプロットである。 代替的なＷＤＭシステムの模式図である。 代替的なＷＤＭシステムの模式図である。 帯域間に不感ゾーンを有するＷＤＭマルチプレクサに対する波長帯域の例のプロットである。 ２つのＷＤＭマルチプレクサに対する交互波長帯域の例のプロットである。 ＬｉＤＡＲシステムの一部分の模式図である。 キャリブレーション素子及び他のフォトニック回路素子を有するＬｉＤＡＲシステム一部分の模式図である。 ２つのＷＤＭマルチプレクサに対する交互波長帯域の例のプロットである。 ＷＤＭの光学的構成の例の模式図である。 光学的回路構成の模式図である。 光学的受信器構成の模式図である。 ＬｉＤＡＲシステムの一部分の例の模式図である。 ＬｉＤＡＲシステムの一部分の例の模式図である。 ＷＤＭシステムの一部分の例の模式図である。 光学的送信器構成の例の模式図である。

モノスタティックアパチャ構成の場合、送信動作及び受信動作の双方に対するアパチャをマルチプレクシングするべく、いくつかのアプローチが存在する。例えば、いくつかのアプローチは、（１）偏光子を使用して一方の偏光で光を送信して反対の（すなわち直交）偏光で光を受信すること、（２）時間領域マルチプレクシング（多重化）、及び／又は（３）サーキュレータのような非相反デバイスを使用することを含む。モノスタティックアパチャ構成は、光ビームを標的位置へと送信する送信アパチャと、到達するいずれの後方散乱光も収集する受信アパチャとの双方にとって利用可能なアパチャ空間のすべてを使用し得るが、ＬｉＤＡＲシステムの中の送信経路と受信経路との十分に高いアイソレーションを達成することが難しいので、漏洩する送信光により、受信器が飽和することがなく、受信器が標的物体からのわずかな反射を検出し得る。周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）ＬｉＤＡＲシステムにおいて、モノスタティックシステム内部の後方散乱は、高周波数での実際の標的検出のための信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を低下させ得る強い低周波数ピークをもたらす。バイスタティックアパチャ構成において、光は一つのアパチャから送信されて異なるアパチャから受信されるので、モノスタティックアパチャ構成におけるアイソレーションの課題が克服されるが、利用可能なアパチャ空間の中での送信アパチャ及び受信アパチャの双方に対してサイズが縮小されるという犠牲を払う。

図１及び図２はそれぞれ、モノスタティックアパチャ構成１００及びバイスタティックアパチャ構成２００を使用するＬｉＤＡＲシステムの例を示す。これらのシステムは双方とも、レーザ１０、及びコヒーレント受信器２０を含む。コヒーレント受信器２０は、受信光をローカル振動子（ＬＯ）３０の光と混合するべく使用される。レーザ１０は、例えば、関心時間スケールにわたってコヒーレント検出を行うのに十分長い時間コヒーレンス長を与えるのに十分な狭い線幅及び低い位相ノイズを有するＣＷレーザとしてよい。モノスタティックアパチャ構成１００はまた、光を異なる方向に再配向するサーキュレータ４０も含む。モノスタティックアパチャ構成１００において、アパチャ１０２は、送信アパチャ及び受信アパチャの双方として機能するので、アパチャ１０２から標的位置までの経路の送信角度と、標的位置からアパチャ１０２まで戻る経路の収集角度とは、標的位置までの距離にかかわらず、実質的に同じとなる（図１）。バイスタティックアパチャ構成２００において、送信アパチャ２０２Ａから標的位置２０４までの経路と標的位置２０４から受信アパチャ２０２Ｂまでの経路とが異なるので、送信角度と収集角度とが異なる結果となる（図２）。いくつかのＬｉＤＡＲシステムにおいて、標的位置２０４までの最適標的距離における動作のために送信角度と収集角度とが整列する。その結果、さらなる標的距離２０６又は短い方の標的距離２０８における動作が、次善の最適性能を与え得る。また、アパチャのために利用可能な領域が、バイスタティックに対しては送信と受信との間で分割されるので、バイスタティック構成はモノスタティック構成よりも低い空間効率を有する。

標的物体の表面が（例えば金属鏡の表面のように）研磨されていない場合、又は再帰反射面を有するように構成されていない場合、後方散乱光は、標的物体の表面粗さにより強要されるランダムな位相揺らぎを受ける。ほとんどの粗い表面の微視的な特徴は、当該表面上の各点から後方散乱される光に対してランダムな位相をもたらす。これはひいては、スペックル現象をもたらす。スペックル現象は、受信アパチャにおいて観測される干渉パターンの原因となる。ランダムな位相を伴う延長面からの散乱によりもたらされる干渉パターンのランダムウォーク性ゆえに、収集光の振幅はレイリー分布を有し、（受信アパチャに入射する光子の数に比例する）収集光の強度は指数統計的分布を有する。したがって、例えば、送信光ビームが壁にわたって動かされて平均１０個の光子が戻って収集される場合、ほとんどの標的位置に対し、アパチャが収集するのは１０個よりもはるかに少ない光子であり、受信器は時折、数十個の光子を収集するかもしれないが、当該受信器の検出システムの回路は飽和し得る。ＬｉＤＡＲシステムが収集している光子があまりにも少ないと収集光は、バックグラウンドノイズに埋もれかねないし、あまりにも多くの光子が収集されると当該光は、検出システムの利得レンジの外側に存在しかねない。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、ＬｉＤＡＲシステムにおけるスペックルの効果を目的としてシミュレーションされた検出結果の例を示す。図３Ａは、電界振幅の特定の正規化値に対するレイリー確率密度のプロットを示す。図３Ｂは、指数関数的である電界強度に対する確率密度の、対応するプロットを示す。図３Ｃは、正規化強度に対する１０００回のランダム試行のモンテカルロシミュレーションを示す。図３Ｂ及び図３Ｃのプロットには、１の正規化平均強度値が示される（３００）。図３Ｃに示されるように、平均強度が１に正規化されると、試行のうちのほとんどが１未満の値に対応する一方、少数の独特の試行がかなり大きな強度をもたらす。

ＬｉＤＡＲシステムのモノスタティックアパチャ構成及びバイスタティックアパチャ構成は双方とも潜在的に、システムのコヒーレント受信器におけるスペックルゆえに潜在的な悪影響を被る。送信アパチャのサイズに近似的に整合するサイズの受信アパチャが一つのみ存在する場合、特定の干渉パターン（「スペックル実現化」とも称する）の一部分のみが受信器において検出される。これにより、受信器における検出の確率が、一つのスペックル実現化により収集される信号の指数関数的確率分布ゆえに、制限される。

所与のＬｉＤＡＲシステムに対し、典型的には、任意数の送信アパチャ及び受信アパチャに対して利用可能な全有用面積が、ＬｉＤＡＲシステムが平面集積光学機器フローにおいて製造される場合に所定の製造プロセスにおいて許容されるシステムのサイズ又はレチクルのサイズによって制限される。マルチスタティックアパチャ構成を有するＬｉＤＡＲシステムにおいて、この有用面積は、アパチャ配列体における一つ以上の送信アパチャ及び２つ以上の受信アパチャのために使用される。当該一つ以上の送信アパチャのために使用される全面積を、当該２つ以上の受信アパチャのために使用される全面積によって割ったものは、「送信対受信比」と称される。当該２つ以上の受信アパチャのために使用される全面積を当該アパチャ配列体全体のために使用される全面積によって割ったものは、「受信充填ファクタ」と称される。これらの及び他のパラメータを、アパチャの数及びサイズの適切な設計によって、様々な態様で最適化することができる。

図４Ａ及び図４Ｂは、異なるサイズを有する異なる送信アパチャの例を示す。例えば、送信アパチャは、光ビームを送信する２次元光フェーズドアレイ（ＯＰＡ）の面積によって実質的に充填される正方形領域としてよい。この光ビームは、以下に詳述されるように、当該アレイの特性によって操舵される。システムに収差が存在しないと仮定すれば、特定の送信アパチャ４００Ａ、４００Ｂに対し、遠距離場にある回折制限送信光ビーム４０２Ａ、４０２ＢのサイズＷ_Ａ、Ｗ_Ｂは、送信アパチャ４００Ａ、４００Ｂのサイズに反比例する。この送信光ビーム４０２Ａ、４０２Ｂは、標的物体の表面４０４に当たり、当該標的物体の表面上の所定面積を照明する。標的物体の被照明面積からの後方散乱光が、スペックルパターン４０８Ａ、４０８Ｂをアパチャ配列体４１０Ａ、４１０Ｂにもたらす。アパチャ配列体４１０Ａ、４１０Ｂにもたらされるスペックルパターンの相関長さは、被照明面積４０６Ａ、４０６Ｂのサイズに反比例する。したがって、送信アパチャ４００Ｂが小さければ小さいほど、スペックルパターン４０８Ｂが（例えば、建設的／破壊的インタフェイスによってもたらされる小さなサイズのスペックルパターンの明／暗の特徴により）高速で変化し、送信アパチャ４００Ａが大きければ大きいほど、スペックルパターン４０８Ａが（例えば、大きなサイズのスペックルパターンの明／暗の特徴により）低速で変化する。各アパチャ配列体の中での２つ以上の受信アパチャの最適な数量及びサイズは、送信アパチャのサイズに応じて異なる。例えば、いくつかの実装例において、各受信アパチャのサイズは、送信アパチャのサイズに等しいサイズ又は匹敵するサイズである（例えば、直径が１／２～２倍の範囲内かつ面積が１／４～４倍の範囲内、又は直径が２／３～３／２倍の範囲内かつ面積が４／９～９／４倍の範囲内）。いくつかの実装例において、複数の受信アパチャのサイズは互いに近似的に等しいが、送信アパチャのサイズは、受信アパチャのサイズよりも少量だけ大きく（例えば１０％だけ大きく、又は２０％だけ大きく）なり得る。

いくつかの実装例において、アパチャ配列体は、コヒーレントＬｉＤＡＲシステムにおける使用を目的として近接して配置された少なくとも３つのアパチャの集合体を含む。当該アパチャの少なくとも一つは、標的位置に向けて光を送信する送信アパチャとして使用され、当該アパチャの少なくとも２つが、当該送信アパチャに由来する後方散乱光を受信する受信アパチャとして使用される。マルチ波長ＬｉＤＡＲシステムにおいて、所与の中心波長に対して一つの送信アパチャとして選択される異なるアパチャが存在し得る。残りのアパチャは、当該所与の中心波長に対する受信アパチャとして選択される（潜在的に当該中心波長まわりに周波数チャープが課される）。以下に詳述されるように、複数の光フェーズドアレイを使用するＬｉＤＡＲシステムにおいて、受信アパチャは、収集角度を操舵するべく一つの光フェーズドアレイを使用することができ、送信アパチャは、送信角度を操舵するべく一つの光フェーズドアレイを使用することができる。これらの光フェーズドアレイは、アレイサイズ（個々の光分散型位相制御素子の数）、及びその結果得られる横方向ビームサイズを有し、これらは互いのサイズが整合（又はほぼ整合）する。

図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、アパチャが一方の次元に沿って直線状に配列される例を示す。ここで、アパチャサイズは、同じ正方形アパチャの幅として示される（これらの例において、アパチャ高さの他方の次元は紙面の中に向かう）。Ｎ個のアパチャの、このタイプの線形アパチャ配列体は、サイズ１／Ｎの一送信アパチャを（例えば、アパチャ配列体にとって利用可能な矩形面積の長辺に沿って）全利用可能空間の一定割合として使用し、当該利用可能アパチャ空間の残りを、当該利用可能アパチャ空間の一定割合として、やはりサイズ１／Ｎの（Ｎ－１）個のアパチャによって充填する。光を受信するべく使用される当該全利用可能アパチャ空間のパーセンテージは、受信アパチャの数が増えるにつれて１００％に近づく。Ｎが２（図５Ａ）から３（図５Ｂ）へ、１０（図５Ｃ）へと変化する図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃにおいてわかるように、受信アパチャの数が（１→２→９へと）増加するにつれて、送信アパチャの相対的なサイズは（１／２→１／３→１／１０へと）低下し、受信充填ファクタを表す割合が（１／２→２／３→９／１０へと）増加する。しかしながら、送信対受信比もまた（１→１／２→１／９へと）低下する。受信充填ファクタと送信対受信比との間には、任意の所与のシステム設計に対して最適な数のアパチャが選択されるように、トレードオフがなされ得る。例えば、いくつかのシステム実装例において、５から１１の間のいずれかのＮの値が、許容可能なトレードオフを与え得る。他の実装例において、広いレンジのＮの値（例えば４から２０）が許容されてよく、所与の許容値に対して所定の性能パラメータを最大にするＮの値が存在し得る（例えばＮ＝９）。奇数値のＮによれば、送信アパチャは、アパチャ配列対の中心に配置することができる。これは、いくつかの実装例において、（例えば、送信アパチャから最も離れた受信アパチャに対する視差効果ゆえの誤差を低減するべく）望ましいことがある。同様の特性が、正方形の利用可能アパチャ空間内の２次元配列のアパチャに対してもあてはまる。ここで、送信アパチャは依然として、双方の次元において中心近くに存在し得る。また、他例は、一つを超える数のアパチャを送信アパチャとして使用する。残りのアパチャが受信アパチャとして使用される。単数又は複数の送信アパチャを中心近く以外の位置に配置してよい。

いくつかの実装例において、各受信アパチャにおいて受信された光を検出するために使用される複数のコヒーレント検出器は、インコヒーレント結合（「インコヒーレント平均化」とも称する）を行うべく一緒に結合される。ここで、コヒーレントに検出された位相ベクトル（フェーザ）が処理されて振幅が回復され、その振幅の絶対値又は二乗値が、その後、当該結合物の異なる成分として、随意的に異なる重みを伴って一緒に加えられる。例えば、いくつかの実装例において、各受信アパチャのコヒーレント検出は、同相／直交（Ｉ／Ｑ）検出構成を使用する。この構成は、互いに対して９０度位相シフトされたＬＯの２つのバージョンを使用する。これにより、（Ｉ／Ｑ空間において）角度及び振幅を有する２次元フェーザがもたらされる。いくつかの実装例において、各受信アパチャのコヒーレント検出は、時間領域信号の（例えば周波数領域における）複素値変換（例えば一つの光検出器又は一対の平衡型検出器からの光電流）をもたらすことができる。これはさらに、角度及び振幅を有する（複素空間における）２次元フェーザももたらす。いずれの場合においても、当該フェーザの角度を破棄してもよく、各コヒーレント受信器に対してフェーザの振幅を回復することができる。その後、（Ｎ－１）個の受信器を経由して、当該振幅（フェーザの絶対値）又は当該振幅の二乗を合計し、又は結合することができる。いくつかの実装例において、合計される値には、異なる受信アパチャに対して異なるように合計に重みを付けてよい。ここで、重みは、様々なパラメータ（例えば設計標的距離）に依存し得る。フェーザの角度をこのように破棄することにより、検出された信号の平均値が増加する迅速性が犠牲になり得るが、（例えば標準偏差が低い）安定した信号を与えることができる。

相対的に多数の受信アパチャによっても、受信アパチャのサイズを、各受信アパチャが無相関なスペックル実現化を測定する程度に十分大きなままとし得るので、一つ受信アパチャを使用するモノスタティック又はバイスタティックＬｉＤＡＲシステムと比較して、ＬｉＤＡＲ受信器のスペックル多様性が増加する。上述したように、各受信アパチャにおいて収集される光子数の確率分布は指数関数的である。また、各コヒーレント検出器におけるノイズは指数分布を有する。理論に拘束されるわけではないが、ｋ個の空間的にインコヒーレントなアパチャのインコヒーレントな組み合わせに対する一つの表現が、信号及びノイズ双方に対してアーラン（Ｅｒｌａｎｇ）分布をもたらす。

したがって、高確率の検出（すなわち、検出パワーレベルのしきい値又は一定数の光子の検出）に対しては、（例えば多数の受信アパチャと同じサイズの一つの受信アパチャによる）インコヒーレント平均化を使用した場合よりも、インコヒーレント平均化を使用しない場合の方が、誤認警報の確率が高くなる（すなわち、信号光子ではなくノイズ光子に起因してしきい値が超えられる）。しかしながら、低確率の検出に対しては、インコヒーレント平均化により誤認警報率が高くなる。換言すれば、誤認警報要件の確率がそれほど厳しくない（すなわち誤認警報の確率が高くても許容される）場合、スペックル実現化が少ない方が（スペックル多様性が低い方が）良好となる。スペックル実現化が多いこと（スペックル多様性が高いこと）は、誤認警報要件の確率が厳しくなるほど（すなわち許容可能な誤認警報の確率が低くいほど）良好となる。

マルチスタティックアパチャ構成により可能となる他の有用な特徴は、ＬｉＤＡＲシステムの混合効率が短いレンジで改善され得ることである。これは、アパチャが小さいほど、遠距離場動作に必要なフラウンホーファー距離に高速に到達するからである。他のシステムにおいて、仮定された標的距離よりも短い距離にある物体に対し、遠距離場のフラウンホーファー距離に到達していないことがある。しかしながら、いくつかのマルチスタティックＬｉＤＡＲシステムのように、アパチャサイズが小さい場合、短い距離にある物体は、依然として遠距離場において考慮されるので、いくつかの利点が依然としてあてはまる。

個々の受信アパチャ、及び各受信アパチャ内で使用される光学素子（例えばＯＰＡ）に対して、様々な最適化を行うこともできる。例えば、各受信アパチャに対する収集角度を独立に傾斜させることができる。さらに、各受信アパチャにより収集される光を、異なるレンジにおける性能を最適化するように合焦させてもよい。

図６は、マルチスタティックアパチャ構成６００を使用するＬｉＤＡＲシステムの一例を示す。送信アパチャ６１１からの所与の送信角度６０１に対し、受信アパチャ６１２への第１収集角度６０２と、受信アパチャ６１３への第２収集角度６０３とを独立して傾斜することができる。レーザ１０の光からコヒーレント受信器２０Ａ、２０Ｂの検出器への潜在的な干渉が、送信及び受信に対して別個のアパチャを使用することによって（バイスタティック構成において）低減される。各アパチャがＯＰＡを使用する場合において、各ＯＰＡの傾斜（例えば異なる角度を制御するべく位相操舵及び波長操舵を使用して）及び焦点（例えば位相も使用して）をオンザフライで調整し、ＬｉＤＡＲが最高の混合効率を有するレンジを調整することができる。

コヒーレントＬｉＤＡＲシステムのためのマルチスタティックアパチャ構成の他例が図７Ａに示される。この例において、レーザ１０は光波を与える。光波は、（例えば、送信波長に対応するピーク周波数に線形チャープを与えるＦＭＣＷ変調を使用して）変調器７０２により変調された後に送信アパチャを介して送信（Ｔｘ）ＯＰＡから送信される。互いに近接して配列される対応アパチャの中にある一群のＯＰＡ７０３が、８個の受信（Ｒｘ）ＯＰＡを含む。これらのＲｘＯＰＡは、当該ＲｘＯＰＡを包含する受信アパチャに到達した収集光波の異なる受信部分を与える。ＬＯ３０が、収集光波の受信部分のそれぞれと結合され、得られた結合光波が検出器７０４によってコヒーレント検出される。検出器７０４は、例えば、２つの光検出器により生成された光電流間の差分である出力電流をもたらすべく接続される光検出器による平衡検出、及び／又はピーク周波数に関する周波数シフトをＬＯ３０に与えるホモダイン検出、を使用して実装することができる。検出器７０４が与える結果的な電気信号はその後、処理モジュール７０６において処理される。この処理は、振幅を回復して位相角を破棄する当該処理がデジタルで行われるアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換を使用する処理を含む。こうして回復された振幅（又は振幅の二乗）もまた、振幅制御モジュール７０８を使用して重みが付けられてよい。これらの潜在的に重みが付けられた振幅はその後、ここに記載されるインコヒーレント平均化を行うべく構成される回路７１０を使用して結合され得る。

図７Ｂは、受信アパチャにおいて受信された光波７１４を検出する検出器７０４の例を、他の素子を含むＬｉＤＡＲシステム７１６の文脈で示す。他の素子は、変調された光波７１８を送信アパチャから送信するべく変調器７１７に結合されるレーザ１０と、他の受信アパチャ及び対応する検出器とを含む。検出器７０４は、入来するローカル振動子光波ＬＯ＿１の位相シフトバージョンＬＯ＿２を与える９０度位相シフタ７２０を含む。一組の５０／５０スプリッタ７２１は、光波７１４をＬＯの異なるバージョンと結合してＩ／Ｑ検出を行うことができる。検出器７０４は、第１の対の光検出器７２２Ａ、７２２Ｂと、第２の対の光検出器７２４Ａ、７２４Ｂとを含む。第１の対の光検出器７２２Ａ、７２２Ｂは、平衡検出配列において減算され得る光電流の対応する対に基づいて同相（Ｉ）信号を検出し、第２の対の光検出器７２４Ａ、７２４Ｂは、平衡検出配列において減算され得る光電流の対応する対に基づいて直交（Ｑ）信号を検出する。これらの４つの光電流すべてから、処理モジュール７２６は、光波７１４に関連付けられる位相角及び振幅を抽出することができる。検出器７０４の他の実装も可能である。

図８は、コヒーレントＬｉＤＡＲシステム８００のためのマルチスタティックアパチャ構成の一部分の例を示す。これは、ビームの操舵及び合焦の配列と、送信（Ｔｘ）ＯＰＡ８０２のための光結合器と、２つの受信（Ｒｘ）ＯＰＡ８０４、８０６を示す。操舵は、極座標系の横（例えば極及び方位）角方向に沿って行うことができ、（図８に示すように）一方の角方向の操舵は位相シフタ８０８により行い、他方の角方向の操舵は波長により行う。位相制御された角度方向におけるＴｘＯＰＡ８０２の送信角度、及びＲｘＯＰＡ８０４、８０６の収集角度の調整は、動的に行うことができる。位相シフタ８０８によって与えられた位相を迅速にチューニングすることができるからである。ＴｘＯＰＡ８０２が送信する光ビームは、位相シフタ８０８によって与えられる非線形位相フロントを有し得る。この動的に調整される位相フロントは、ＲｘＯＰＡ８０４、８０６の焦点深度をチューニングすることもできる。縦方向において、フェーズドアレイは、予め決められた方向又は動的に調整された方向に操舵することができるが、この態様で格子を調整することは、困難であるか又は電力を消費する可能性がある。それにもかかわらず、多数の受信アパチャを有することにより、設計者は、状況によって必要とされる異なる距離にある物体を検出するシステムを最適化することができる。

図９は、コヒーレントＬｉＤＡＲシステム９００のためのマルチスタティックアパチャ構成の一部分の例を示す。送信ＯＰＡ９０４から物体９０２への送信経路と、物体９０２から受信ＯＰＡ９０６Ａ、９０６Ｂ、９０６Ｃ、９０６Ｄへの結果的な収集経路とが示される。これらの経路は、ＯＰＡを包含するアパチャが配列される軸に平行な平面内に広がる。この例において、この平面は、位相制御された角度方向が操舵される平面と同じである。これらの経路は集合的に構成され、この例において、特定の収束距離９０８において標的物体９０２に当たるように示される特定の標的位置へと整列される。ＯＰＡはまた、仮定された収束距離９０８に応じて合焦することができる。

いくつかの実装例において、アパチャ配列体の中のアパチャは、異なる中心波長（その波長まわりに周波数変調及び／又は周波数操舵が適用され得る）に対して多重化（マルチプレクシング）され得る。この態様において、マルチスタティックアパチャ構成の波長分割マルチプレクシング（ＷＤＭ）バージョンは、異なる組み合わせのアパチャを、異なる中心波長に対する送信アパチャ及び対応する受信アパチャとして割り当てることができる。それゆえ、任意の所与の中心波長に対する動作は、上述の動作特性を達成することができる。各波長帯域の中心波長が十分に離間して、それらの間に適切な保護帯域がある結果、異なる中心波長を使用する光波（及び得られる信号）の間に強いアイソレーションが存在する（例えば漏洩が低下する）からである。

図１０は、各アパチャが一組の一以上の波長帯域を送信して他の波長帯域すべてを受信するマルチスタティックアパチャ構成１０００のＷＤＭバージョンの例を示す。この例には、４つの波長帯域、すなわち第１帯域１５００ｎｍ～１５２５ｎｍ、第２帯域１５２５ｎｍ～１５５０ｎｍ、第３帯域１５５０ｎｍ～１５７５ｎｍ、及び第４帯域１５７５ｎｍ～１６００ｎｍが存在する。各帯域の両端の適切な部分が保護帯域として使用される。いくつかのアパチャは、ＷＤＭ結合器を使用して、送信用の異なる対応スペクトル帯域（又は「波長帯域」）内の光波の多数のスペクトル成分（又は「波長」）を結合する。例えば、アパチャ１００１は、ＷＤＭ結合器１０１０を使用して第１波長帯域と第３波長帯域とを結合するが、アパチャ１００２及び１００３はそれぞれが、一つのみの波長帯域（第２帯域及び第４帯域それぞれ）を送信するので、ＷＤＭ結合器を使用しない。この例における光経路は、以下に詳述するように、特定の波長帯域内の特定の波長を受信する方向性波長フィルタとしてマイクロリング共振器を含む。代替的に、当該アパチャに対して送信されない波長を選択するべく、受信経路上に任意の他の波長フィルタを使用することもできる。

マルチスタティックコヒーレントＬｉＤＡＲシステムのいくつかの実装例は、異なる特性を有する異なる光波を使用することによって、ＷＤＭが与える多様性に加えて、又はその代わりに、他の形態の多様性を使用するように構成してよい。例えば、異なるタイムスロット内での時分割マルチプレクシングを使用することができ、偏光多様性は、直交偏光を使用することによって与えることができる。空間多様性は、一つのアパチャの面積を分割して、第１の次元に沿った異なる領域にすることによって使用することができる。これらの異なる領域は、第２の次元に沿った異なる組のアパチャのための送信又は受信を目的として使用される。

図１及び図２を参照して上述したように、コヒーレントＬｉＤＡＲのためのいくつかのシステムは、光を送受信するべく一つのアパチャを使用し（モノスタティック）、いくつかのシステムは、送信のために一つ、受信のために一つの近接した２つのアパチャを使用する（バイスタティック）。その代わりに、各アパチャのサイズが同じままであれば、３つ以上のアパチャを使用することにより、バイスタティックシステムの高いアイソレーションを維持しながら、モノスタティックシステムの高度なアパチャ利用を達成することができる。さらに、（例えば図６に示される）マルチスタティック光フェーズドアレイ構成は、システムにスペックル多様性を与え（検出の確率を増加させ）、遠距離場における角度ギャップを低減又は除去する。

分散アンテナ素子を使用する光フェーズドアレイに対しては、一軸における操舵は、（例えば図８に示されるように）光源の波長を変化させることによって達成される。かかる光フェーズドアレイまわりにＬｉＤＡＲを構築できるようにする高パワーかつ広範チューニング可能なレーザ源は、（１）利用可能なレーザ利得媒体の限られたスペクトルレンジ、（２）シリコン導波路における非線形損失、及び（３）半導体光増幅器の達成可能な飽和出力パワーゆえに、シリコンフォトニクスにとって課題となり得る。送信モジュール及び受信モジュールにおける波長分割マルチプレクサをマルチスタティックアパチャ構成と結合することによって、ＬｉＤＡＲの複雑さが低減される。これは、例えば、できる限り、いずれか一つの導波路へのパワーを低減することと、いずれか一つのレーザラインのスペクトルカバレッジ要件を低減することと、いずれか一つのレーザラインから要求される出力パワーを低減することとによる。

ＷＤＭシステムにおける残りの課題は、低損失で波長帯域の高い（例えば１００％に近い）カバレッジを達成することである。典型的なＷＤＭシステムの２つの帯域間の遷移領域において、２つのサブ帯域間に損失ペナルティが存在する。マルチスタティックシステムにおける異なるサブアパチャから異なる波長を送信することにより、この遷移領域は、有意に低減又は完全に除去されるので、送信時の角度ギャップが低減又は除去される。受信時には、角度ギャップも除去することができる。狭帯域時変波長分割マルチプレクサは、受信チャネルと送信チャネルとの間の高度なアイソレーションを許容するので、ローカル振動子にロックすることができる。

マルチスタティックアパチャ構成を有するシステムにおいて、標的から反射されたスペックル反射光が存在する場合、これらのサブアパチャはそれぞれが、独立したスペックル実現化を測定し、インコヒーレントに結合され得る結果、受信器のスペックル多様性、ひいてはシステムの検出確率が増加する。図７Ａの例において、受信器面積は、システムの全アパチャ面積の８９％であり、バイスタティックシステムに対して２．５ｄＢの受信面積の増加を与え、又はモノスタティックシステムと比較して－０．５ｄＢのみのペナルティを与える。

ここに記載されるもののような構成は、以下を含む様々な目的のいずれかに役立ち得る。（１）受信器のスペックル多様性を増加させること、（２）（例えばＷＤＭを使用して）全アパチャ面積に関する受信器の利用割合を高めること、（３）（以下のスペクトルカバレッジのセクションにおいて説明される）スポットサイズの増加によって遠距離場におけるシステムの角度ギャップのサイズを低減すること、及び（４）アパチャを分割することによる送信と受信との高度なアイソレーションを維持することである。

上述したように、ＷＤＭは、レーザの視野及びスペクトルカバレッジを改善するための一つの技術である。これは、一を超えるアパチャを利用して各アパチャを、全光スペクトルの異なる部分をカバーする異なる光源（例えば異なるレーザ、又は同じレーザの異なるライン）に接続することによる。

以下は、光フェーズドアレイＬｉＤＡＲ又は他のレーザシステムを有するフォトニックチップの付加的な例である。このフォトニックチップは、送信レジームにおいて利用される少なくとも２つのアパチャを有し、異なるアパチャから異なる波長帯域の光を送信する。図１１Ａ及び図１１Ｂは、かかる構造１１００の例を示す。この構造は、以下のうちの一つ以上を含む様々な利点を与え得る。すなわち、（１）個々の導波路パワーを低く維持しながらシステムの全放出パワーを増大させること、（２）放出パワーを低い放出強度に分散させ、（全放出パワーが同じである場合）眼の安全性を補助すること、及び（３）波長カバレッジを増大させることによってＯＰＡの視野を増大させることである。

受信動作は、一つ以上のアパチャにおいて行われ得る。例えば、レーザ１から一方の波長（λ_１）を一のアパチャ１１０１を介して、同アパチャ１１０１が他方の波長（λ_２）を受信している間に送出し、レーザ２から当該他方の波長を他のアパチャ１１０２を介して、同アパチャ１１０２が第１波長（λ_１）を受信している間に送出することができる。このアプローチは面積使用率を最適化する。利用可能なアパチャのすべてが、異なる波長ではあるが、光を能動的に送受信しているからである。図１１Ａは、異なるレーザからの２つの波長の異なるチューニングレンジの例を示す。図１１Ｂに見られるように、一方のアパチャから送信された光は、物体から後方散乱して他方のアパチャにおいて受信される。これにより、以下により詳細に説明するように、クロストークが低減される。

図１１Ｃは、構造１１００において波長マルチプレクシング（ＷＤＭ１及びＷＤＭ２）のために使用され得る２つのＷＤＭマルチプレクサコンポーネントの例を示す。これらのコンポーネントは、アド（ａｄｄ）／ドロップマルチプレクサ構成においてコンポーネントＷＤＭ１がλ_１において送信してλ_２において受信し、コンポーネントＷＤＭ２がλ_２において送信してλ_１において受信するように構成される。

典型的に、結合コンポーネントＷＤＭ１及びＷＤＭ２、並びに他の波長依存フィルタのようなＷＤＭコンポーネントのスペクトル応答は、必ずしも理想的な箱状の形状を有するわけではない。したがって、図１１Ｄに示されるＷＤＭコンポーネントＷＤＭ１及びＷＤＭ２の隣接する交互スペクトル応答の間には、損失率及びクロストーク率が高い一定エリアが存在する（波長の関数としての高い伝送率（Ｔ）の影付き領域の間）。図１２Ａに見られるように、各アパチャを駆動するレーザを、影付き領域に示される対応レーザ掃引レンジ１２０１及び１２０２にわたってスキャンすることができる。これらの掃引レンジ（「スキャンレンジ」とも称する）は、図１２Ａに示されるように重なり合ってよく、又は重なり合わないで隣接するように整列されてもよい。２つのＷＤＭコンポーネントの送信ポート（すなわちドロップポート）に対するドロップ応答が、伝送損失がほとんど又はまったくないようにレーザのレーザ掃引レンジ１２０１及び１２０２にわたって高パワー（約０ｄＢ）を有する曲線により示される。２つのＷＤＭコンポーネントの受信ポート（すなわちスルーポート）に対するスルー応答が、レーザ掃引レンジ１２０１及び１２０２にわたって低パワーを有する曲線により示される。ＷＤＭ１コンポーネント及びＷＤＭ２コンポーネントそれぞれのスルー応答／受信応答１２０３及び１２０４のみを示す図１２Ｂに見えるように、２つのレーザの掃引レンジが完全に整合していても、ＷＤＭスペクトル応答が低い受信パワーレベル（－３ｄＢ未満）であるがゆえに十分な受信カバレッジが存在しない不感領域１２０５が依然として存在する。

図１３に見えるように、各アパチャにおけるレーザが、ＷＤＭコンポーネントのスペクトル応答の－３ｄＢパワー低下レベルまで拡張された広い影付き領域を横切るように掃引される場合、高損失の実際の不感領域は存在しないが、レーザ光は、送信において３ｄＢまでのパワー低下、及び受信において３ｄＢまでのパワー低下を経験し得る。

高損失の保護帯域不感領域を緩和する一つの技術は、アパチャの数を増加させることにより、システムの一部分においてアパチャ／受信器によってカバーされない波長レンジが、システムにおける他のアパチャ／受信器の一つ以上によって占められることを保証することである。

例えば、図１４に示されるように、スペクトル応答がシフトしている３つのＷＤＭコンポーネントが、すべての波長が（影付き領域にわたって示される）比較的高い送信パワーレベルにおいてカバーされるシステムをもたらすことができる。各レーザは、比較的高い受信パワーレベルで一度に少なくとも一つのアパチャ／受信器によって検出される。それにもかかわらず、これらのシステムは、所定の波長においてはＬｉＤＡＲ全面積の１／３のみが所定のチャネルを検出しているため、依然として空間効率の欠如を被る可能性がある。

ここに開示される技術のいくつかの実装例において、受信回路は、対応する送信波長が受信されるようにロックされたチューニング可能ＷＤＭコンポーネント（例えばチューニング可能フィルタ）を含む。この問題を解決する一つの方法は、送信された光のみがＷＭＤマルチプレクサ（例えば固定ＷＤＭマルチプレクサ）を通過し、受信光が、当該ＷＤＭマルチプレクサに到達する前に検出されるようにすることである。

例えば、システムのための一般的な送信及び受信ＷＤＭアーキテクチャの例は、少なくとも２つのアパチャを含み、これらのアパチャの一つ以上のそれぞれにおける一つ以上の波長帯域の一組で光を送信する。また、各アパチャは、当該アパチャの送信帯域に相補的な一組の波長帯域で光を受信するように構成される。かかるアーキテクチャは、例えば、スペックル多様性受信器、高アパチャ充填率、広視野、低損失、及び／又は無視野カバレッジギャップを含み得る利点を達成するべくＬｉＤＡＲシステムを構成するように使用することができる。

かかるアーキテクチャは、例えば、多数のレーザラインを結合して一つの光フェーズドアレイアパチャにする送信時に波長分割マルチプレクシングを使用する光フェーズドアレイＬｉＤＡＲシステムを与えるように、シリコンフォトニックチップ上に実装することができる。

いくつかの実施形態において、以下に詳述されるように、チューニング可能波長分割マルチプレクシング光回路は、チューニング可能フォトニックリング及び光検出器を使用して受信回路をローカル振動子の波長にロックするように構成することができる。

図１０に示される例の一般化として、図１５は、各アパチャが一組の波長帯域を送信して他の波長帯域すべてを受信するように配列される構成１５００を示す。各波長帯域が、一のアパチャでの（送信帯域としての）送信のために、かつ、他のアパチャでの（受信帯域としての）受信のために、使用され得るチャネルを画定する。ＷＤＭマルチプレクサからの送信における損失を回避するべく、各送信帯域（例えばＴｘ_１及びＴｘ_３）が、少なくとも一つのチャネルによって保護帯域として分離される。受信帯域が、他のアパチャから送られる送信レーザの波長に追従するようにチューニングされる。例えば、図１５において、トップのアパチャが（Ｔｘ_１、Ｔｘ_３、．．．）を送信して（Ｒｘ_２、Ｒｘ_４、．．．）を受信する。アパチャ１で受信されるチャネルは、同アパチャから送信されることがなく、チューニング可能ＷＤＭ（フィルタバンク）の応答は、他のアパチャから放出される波長（Ｔｘ_２、Ｔｘ_４、．．．）に追従する。注目すべきは、（特定のチャネル／波長帯域に対する）一つのみの波長だけが各アパチャから送信される場合、他のチャネルはすべてが同じアパチャから受信することができ、当該アパチャに対する光学システムの送信部分（すなわち送信器サブシステム）においてＷＤＭマルチプレクサが必要とされないことである。例えば、図１０に見えるように、システムが第１アパチャ１００１から（レンジ１５００～１５２５ｎｍにある）λ_１を送信するように構成される場合、同アパチャ１００１から送信される波長の第２レンジは、このレンジからの、ある程度の波長分離を有する必要がある（例えばλ_３はレンジ１５５０～１５７５ｎｍにある）。したがって、第１アパチャにおいて利用されるＷＤＭ結合器１０１０（例えば固定ＷＤＭマルチプレクサ）は、レンジλ_１及びλ_３のいずれにおいても送信パワーに影響を与えることなく（このアパチャに対する保護帯域として作用するレンジ１５２５～１５５０ｎｍにある）λ_２において損失の多い応答を有し得る。この例における第４の波長レンジは、レンジ１５７５～１６００ｎｍにあるλ_４に対応する。なお、これらの波長レンジは例として与えられており、実際の波長レンジは、アプリケーション及び設計の制約に応じたものとしてよい。

図１０に示される例において、すべてのアパチャが、送信チャネルのアパチャ１００１（又は他の固定ＷＤＭマルチプレクサ）のために使用される結合器１０１０のようなＷＤＭカプラを必要とするわけではない。例えば、アパチャ１００２及び１００３はそれぞれが、一つのみのチャネルを送信するので、固定ＷＤＭマルチプレクサを必要としない。光学システムの受信部分（すなわち受信器サブシステム）の受信経路上でマイクロリング（又は任意の他のチューニング可能波長ドロップフィルタ）を使用し、当該アパチャから送信されない波長を選択することができる。試験者のために、チューニング可能フィルタとして使用されるマイクロリングの場合、高伝送ピーク間の波長距離に対応する自由スペクトルレンジ（ＦＳＲ）は、各波長帯域（例えば、上述の波長帯域の例に対して少なくとも２５ｎｍ）に及ぶのに十分大きくなる程度に選択され得る。特定のアパチャから送信される特定のチャネルにおける光を、同アパチャで収集される同チャネルにおける光から受信しようとしない潜在的な理由は以下を含む。１）送信される光は通常、収集される光よりも桁違いに強く、送信されている波長に合わせようとフィルタをチューニングすると、フィルタが破損し又はその光応答に非線形性を引き起こし得る。２）受信フィルタが戻り経路の所定の波長をピックアップすると、送信経路の同じ波長に影響を与え、望ましくない損失が送信時に発生する。３）送信される光は非常に強く、アパチャからの後方散乱がいずれも、同じ波長で受信される光を支配する。

潜在的な技術的課題は、受信チューニング可能ＷＤＭコンポーネント（例えばチューニング可能フィルタ）を、他のアパチャからの送信波長に同期してチューニングする（例えばロックする）必要があることである。送信される光から生成されるローカル振動子光を、チューニングの基準として使用するように、いくつかの実装例を構成することができる。例えば、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すると、特定のアパチャのためのＷＤＭシステム１６００（図１６Ａ）が、レーザ掃引レンジＳＲ２（１５２５～１５５０ｎｍ）及びレーザ掃引レンジＳＲ４（１５７５～１６００ｎｍ）の影付き波長領域（図１６Ｂ）における光を設計される。したがって、受信レンジＲＲ１（１５００～１５２５ｎｍ）及び受信レンジＲＲ３（１５５０～１５７５ｎｍ）の波長領域を戻り経路において受信することができる。各受信レンジＲＲ１及びＲＲ３それぞれにある戻り信号をピックアップするべく、一つのチューニング可能マイクロリングが使用される。マイクロリングＭ３が、ＲＲ３（１５５０～１５７５ｎｍ）レンジにあるレーザＬＰ３に対してチューニングされ、マイクロリングＭ１が、ＲＲ１（１５００～１５２５ｎｍ）レンジにあるレーザＬＰ１に対してチューニングされる。（他のアパチャにおける送信のために、かつ、このアパチャにおける「ピックオフ」のために使用される）これらのレーザからのレーザ光の一部分が、ローカル振動子（ＬＯ）として受信ブロックへと入射する。図１６Ｂにおける受信レンジＲＲ３の中間近くの波長において矢印によって示されるように、また、当該波長の光の経路に従う図１６Ａに示される対応矢印によって示されるように、ローカル振動子光の、５％方向性結合器によってピックオフされる部分が、マイクロリングＭ３をチューニングすることによって光検出器Ｄ１（例えば光ダイオード検出器）において最小化される場合、マイクロリングＭ３は、当該ローカル振動子信号にロックされることにより、アパチャからの収集戻り信号をピックアップする。光検出器Ｄ３を最小化することにより、マイクロリングＭ１に対して同様のチューニング手順が行われる。収集される戻り信号を最大化しようとする手順に対するこの調整手順の潜在的な利点は、戻り経路上にいくつかの送信／後方散乱及び収集レーザラインが存在することにより、誤ったレーザラインにロックする可能性が排除されることにある。

同様であるがわずかに異なるＷＤＭシステム構成１７００が図１７に示される。システム１６００とシステム１７００との差異は、システム１７００における光検出器Ｄ２及びＤ４が、送信されるレーザへのロックを保証するべく最小化される点にある。システム１７００のこの特定のアパチャはまた、波長レンジＳＲ２（１５２５～１５５０ｎｍ）及びＳＲ４（１５７５～１６００ｎｍ）にある光を送信するようにも設計される。したがって、波長レンジＲＲ１（１５００～１５２５ｎｍ）及びＲＲ３（１５５０～１５７５ｎｍ）は、戻り経路において受信され得る。一つのマイクロリングＭ１及びＭ３のそれぞれが、各波長レンジにある戻り信号をピックアップするべく使用される。マイクロリングＭ３が、ＲＲ３（１５５０～１５７５ｎｍ）レンジにあるレーザに対してチューニングされ、マイクロリングＭ１が、ＲＲ１（１５００～１５２５ｎｍ）レンジにあるレーザに対してチューニングされる。これらのレーザからのレーザ光の一部分が、ローカル振動子（ＬＯ）として受信ブロックへと入射する。図１６Ａと同様に、図１７において矢印は入射光の経路を示し、ローカル振動子光の、５％方向性結合器によってピックオフされる部分が、マイクロリングＭ３をチューニングすることによって光検出器Ｄ２において最小化される場合、マイクロリングＭ３は、当該ローカル振動子信号にロックされることにより、アパチャからの収集戻り信号をピックアップする。光検出器Ｄ４を最小化することにより、マイクロリングＭ１に対して同様のチューニング手順が行われる。

同様であるがわずかに異なるＷＤＭシステム構成１８００が図１８に示される。図１６Ａにおけるシステムと同様に、光検出器Ｄ１及びＤ３は、ピックオフされている（他のアパチャから送信される）送信レーザ波長に対するマイクロリングＭ１及びＭ３のチューニング可能波長のロックを保証するべく最小化される。

ＬｉＤＡＲシステムにおけるアパチャが、光スペクトルの異なる部分において光を同時に送受信できることを保証するべく、様々な他の技術も使用することができる。波長レンジは、スペクトルレンジがブロックされることのないように調整することができる。送信光を出力へと結合するべく固定ＷＤＭデバイスを使用し、各受信帯域を選択的に検出するべく受信経路においてチューニング可能フィルタを使用することができる。チューニング可能フィルタを（他のアパチャのために）各瞬間の送信レーザ波長にロックするべく、ローカル振動子光の一部分を波長基準として利用することができる。偶然に他のレーザラインがピックアップされることがないことを保証するべく、基準光検出器におけるローカル振動子光を最小化することが有益である。

大きな視野をカバーするべく波長掃引に依存するＬｉＤＡＲシステムにおいて、多数のレーザからの異なるそれぞれの波長レンジを組み合わせて全波長レンジ及び視野を、一つのレーザ及び利得媒体によって可能となるものを超えるように増大させるここに記載される技術は、様々な利点のいずれかを有し得る。

例えば、いくつかの実装例は、以下の利点の一つ以上を有する。

性能：多くのレーザラインにより、秒当たりのポイントが増加する。

ロバストネス：レーザ当たりの部分的なスペクトルカバレッジにより、温度に対する性能が向上する。

性能：シリコン導波路において、１５５０ｎｍ付近の２００ｎｍの全スペクトルカバレッジにより、２４°＋垂直ＦＯＶが可能となる。

コスト削減：受信アパチャが全アパチャ面積の７５％を使用する。

ロバストネス：自己キャリブレーション構造により、温度及び寿命に対する性能が保証される。

安全性：スペックル多様性を有するマルチアパチャ受信器により、検出確率が２倍増加する。

マルチチップ掃引システムにおける課題は、上述したように、低損失で波長帯域の１００％のカバレッジを達成することである。

図１９に示されるように、一つのＷＤＭマルチプレクサ１９００について、レーザチューニングレンジ１９０４の間には、上述したようにＷＤＭマルチプレクサ１９００により結合されたチャネルに対し不感ゾーン１９０２が存在し得る。

代替的に、図２０に示されるように、異なるそれぞれのアパチャのために一を超えるＷＤＭマルチプレクサを利用することによって、スペクトルの多く（例えばＷＤＭチャネル間のスペクトルの不感ゾーン部分を含む）が他のＷＤＭマルチプレクサによってカバーされることを保証することができる。したがって、（第１マルチプレクサ２０００として使用される）一のＷＤＭコンポーネントの不感ゾーンが、（第２マルチプレクサ２００２として使用される）他のＷＤＭコンポーネントの通過帯域に実質的に整列される。各通過帯域内で、対応するレーザの波長を掃引して、実質的に通過帯域全体をカバーすることができる。このとき、この一対のマルチプレクサは、第１マルチプレクサ２０００のレーザチューニングレンジ２００４及び第２マルチプレクサ２００２のレーザチューニングレンジ２００６により示されるように、送信器システムに対して実質的に連続したレンジの波長チューニング可能性を与え、この例では不感ゾーンなしで交互される。得られた光波は、送信信号のために使用することができ、受信器システムにおけるコヒーレント受信に使用される対応ローカル振動子信号のためにも使用することができる。受信器システムにおけるフィルタ（例えばマイクロリング共振器）も、上述のように、対応レーザの掃引とともに掃引される狭通過帯域を有し得る。

いくつかの実装例において、多数のアパチャを使用して、異なる組の波長を受信及び送信することができるが、受信アパチャ及び送信アパチャを分離してもよい。図２１は、ＷＤＭシステム２１００を含むＬｉＤＡＲシステムの一部の例を示す。ＷＤＭシステム２１００は、８個のアパチャの組の中央にある送信（Ｔｘ）アパチャすなわちＴｘアパチャ１及びＴｘアパチャ２と、当該送信アパチャの両側にある受信（Ｒｘ）アパチャすなわちＲｘアパチャ１、Ｒｘアパチャ２、Ｒｘアパチャ３、Ｒｘアパチャ４、Ｒｘアパチャ５及びＲｘアパチャ６と、８個の波長源（例えば多数のレーザ、又は一つのレーザの多数のライン）と、位相シフタドライバ特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）２１０２、及びＬｉＤＡＲシステムのアナログフロントエンドＡＳＩＣ２１０４に接続するための回路とを含む。受信アパチャ１～６は、コヒーレント受信器により構成され、その電子出力は、アナログフロントエンドＡＳＩＣ２１０４によって結合される。位相シフタドライバＡＳＩＣ２１０２は、送信アパチャ及び受信アパチャ双方におけるすべての位相シフタの位相を制御する。

図２２は、（６個の受信アパチャのうちの４個のみを示す）かかるＬｉＤＡＲシステムの、キャリブレーション要素を組み入れた一部分２２００を示す。各アパチャ内の各フェーズドアレイの終端（又は始端）に結合された一組のキャリブレーション素子２２０２によって、各アパチャからの／各アパチャへのビームが回折限界にあることと、当該アパチャが正しい方向に向けられることとが保証される。様々なタイプのフォトニック回路素子、例えばフォトニクス集積回路（ＰＩＣ）上の素子を、送信側フォトニック回路２２０４Ａ及び２２０４Ｂ、並びに受信側フォトニック回路２２０６において利用することができる。ＷＤＭフィルタリング／ルーティングのタイプは、受信側のパワーレベルが送信側よりも低いので、送信側で行われるＷＤＭフィルタリング／ルーティングとは異なることがある。例えば、マイクロリングに基づく共振器フィルタを受信側で（有意なスペクトル不感ゾーンなしで）使用することができる。これは、マイクロリングに基づく共振器フィルタのパワー取り扱い制限ゆえに、送信側では使用可能ではない。受信器は不感ゾーンなしで動作できるので、各受信アパチャはすべての送信アパチャ（この場合は２つの送信アパチャ）から信号をピックアップすることができる。受信アパチャは、コヒーレントであってよく、Ｔｘアパチャから送信されているのと同じ光から得られるローカル振動子（ＬＯ）を使用してよい。図２２に示されるように、送信ＷＤＭマルチプレクシング回路２２０４Ａ及び２２０４Ｂの後の光の一部は、収集されて受信ＷＤＭフィルタ回路２２０６に供給され得る。一の導波路タップが、偶数番目のレーザからの光によりＷＤＭマルチプレクシング回路２２０４Ｂの出力からＬＯを搬送し、他の導波路タップが、奇数番目のレーザからの光によりＷＤＭマルチプレクシング回路２２０４Ａの出力からＬＯを搬送する。図２３に示されるように、かかるＷＤＭマルチプレクシング回路の一般化された例において、奇数番目のマルチプレクサ２３００Ａが、Ｔｘアパチャ１に送られてＬＯ＿１を与えるべくタップされる奇数番目のレーザからの光を結合し、偶数番目のマルチプレクサ２３００Ｂが、Ｔｘアパチャ２に送られてＬＯ＿２を与えるべくタップされる偶数番目のレーザからの光を結合する。Ｔｘアレイを供給するレーザはすべてチューニング可能であり、それらの特定のスペクトル帯域にわたって掃引されるので、ＬＯ経路上のレーザラインの集合は、レーザラインの櫛のように見える。その櫛の各歯が独立して、その範囲内で前後に動く。ここで、各レーザ及び対応するスペクトル帯域の数は、それが、均等に離間してオフセットされた組のスペクトル帯域のどこで生じるかを示す。例えば、図２３は、第２スペクトル帯域及び第４スペクトル帯域のレーザチューニングレンジ２３０４間に生じる第１スペクトル帯域のレーザチューニングレンジ２３０２を示す。

図２４を参照すると、ＷＤＭ光学構成２４００が、受信光２４０４の瞬時波長に連続的／定常的にチューニングされ得るマイクロリングを含むコヒーレント受信器２４０２を含む。例えば、各マイクロリングは、受信櫛２４０６の個々のラインにチューニングされ得る。また、コヒーレント受信器２４０２には複数のＬＯマイクロリングが存在する。これらのＬＯマイクロリングは、ＬＯライン（奇数スペクトル帯域内）又はＬＯライン２（偶数スペクトル帯域内）における対応ラインの波長を追跡するべく使用することができる。

図２５は、ＬＯラインを受信器に送達するための代替的な光回路構成２５００を示す。２×２結合器２５０２が、２つのＷＤＭマルチプレクサ２５０４の後にタップされたＬＯラインの２つの集合を、交互の／ジグザグ状の保護帯域と結合することができる。結合器の各出力は、各タップからの光の半分を受信し、２つの出力が、コヒーレント受信器によって必要とされるすべてのレーザラインを包含する。その後、ＬＯ光は、すべての受信器がすべてのレーザラインを備えるように受信器間で分割される。構成２５００はまた、ＬＯ光を利用するデマルチプレクサ並びに同相及び直交（ＩＱ）検出器２５０６も含む。

図２６を参照すると、光受信器構成２６００の例において、ＬＯラインの多重化（マルチプレクシング）された集合を含むＬＯ信号２６０４がＩＱ受信器に供給され、当該特定のＩＱ受信器のためにチューニングされたマイクロリングを使用して受信光フェーズドアレイから収集された光２６０２（Ｒｘライン）と混合される。この構成の例において、すべてのＩＱ受信器が、異なるそれぞれのマイクロリングを使用して同じ導波路上にカスケード接続される。各受信アパチャが、かかる光受信器構成２６００を含む。光受信器構成２６００は、当該アパチャにおいて受信された波長すべてをカバーする一連のそのようなフィルタリング受信器（ＩＱ１、ＩＱ２、・・・）を包含する。マイクロリング（又は他の選択フィルタ）が、各マイクロリングが一つのＬＯライン及び一つのＲｘラインをピックアップするように、チューニング可能レーザと同期してチューニングされる。受信された信号は、環境に送られるレーザ光の遅延かつ減衰されたバージョンにすぎないので、ＬＯラインの波長と対応する受信信号とは、本質的に同じである。そのため、レーザのチャープに対応できる十分な帯域幅が与えられた同じフィルタが、それらを同時にピックアップすることができる。周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）システムの場合と同様に、レーザの周波数は時間の関数としてチャープできるので、遅延戻り信号の瞬時周波数と放出光（及びＬＯ）とはわずかに異なる。それゆえ、受信器には、うなり周波数ノートがもたらされる。このわずかな周波数チャープにより、上述したように、２つのレーザラインが、フィルタによってカバーされ得る周波数においてわずかに不整合となり得る。

図２６に示されるように、ＬＯ及びＲｘ信号はそれぞれ、両側から供給されると各マイクロリングフィルタの内部で反時計回り（ＣＣＷ）及び時計回り（ＣＷ）に伝搬し、各ＩＱ検出器の左導波管及び右導波管それぞれにドロップされる。フィルタは、２つの出力を有する任意の他の狭帯域フィルタとしてよく、高次の共振ベースのフィルタ又は他の形態のフィルタを含む。フィルタは、他のＷＤＭラインと干渉しない程度に十分狭いが、ＬＯ及び周波数オフセット遅延信号を通過する程度に十分広い通過帯域を有するように構成することができる。

図２７及び図２８は、ＷＤＭ光を異なる態様でルーティングする結合器を利用するＬｉＤＡＲシステムの例の複数部分を示す。図２７において、ＷＤＭシステム２７００の受信部分は、受信アパチャの異なる対の後に２×２結合器２７０２を含むように構成することができる。隣接するアパチャにより収集されたＷＤＭ光が、さらにコヒーレントな検出のために、奇数及び偶数の出力ポートに結合され得る。換言すれば、各レーザラインに対し、アパチャ１～２、３～４等によって収集される光が同相であるか又は同相でない場合、その特定の波長の光のすべてが一つの受信器セットに供給されるので、一方の受信器の信号対ノイズ比が増加され、他方の受信器は当該波長の光をなんら得ることがない。

図２８に示されるように、これはさらに、４つの受信アパチャの異なる組の後に４×４結合器２８０２を含むように構成されるＷＤＭシステム２８００の受信部分において拡張され得る。代替的に、図２９を参照すると、４つの隣接するＲｘアパチャ（Ｒｘ＿１、Ｒｘ＿２、Ｒｘ＿３、Ｒｘ＿４）の集合からなるスーパーアパチャを経由して受信される高次位相フロント２９０４の高次空間モードを収集するべく、一連の２×２分割器、３ｄＢ結合器２９０２が戻り経路に配置され得る。ここで、偶数モード及び奇数モードが、ＬＯ櫛に結合される異なるそれぞれのＲｘリング（Ｒｘ＿１リング、Ｒｘ＿２リング、Ｒｘ＿３リング、Ｒｘ＿４リング）に与えられる。

図３０は、２×２結合器３００２を、偶数波長用と奇数波長用の２つのＷＤＭマルチプレクサ３００４Ａ及び３００４Ｂと、２つの送信器ＯＰＡ３００６との間に、双方の送信器（Ｔｘ＿１及びＴｘ＿２）からの全波長においてラインを輝かせるように配置した光送信器構成例３０００を示す。

本開示が所定の実施形態に関連して説明されてきたが、本開示は、開示された実施形態に限られることがなく、逆に、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれる様々な修正及び同等の配列をカバーすることを意図しており、その範囲は、法律の下で許容されるすべてのかかる修正及び同等の構造を包含するように最も広い解釈を与えられることを理解すべきである。

Claims (43)

1. 装置であって、
   少なくとも一つの送信器と、
   ２つ以上の受信器と
   を含み、
   前記少なくとも一つの送信器は、送信される光波の少なくとも一つのビームを標的位置に向けて送信角度に沿って与えるように構成される送信アパチャであり、
   前記光波は、前記光波の少なくとも第１部分と、前記光波の前記第１部分の特性とは異なる特性を有する前記光波の第２部分とを含み、
   少なくとも一つの受信器が、
   前記送信アパチャ又は異なる受信器の受信アパチャの少なくとも一つに近接するように配列される受信アパチャと、
   前記受信アパチャの中にある光フェーズドアレイであって、対応する収集角度に沿って前記受信アパチャに到達した収集光波の少なくとも一部分を受信するように構成される光フェーズドアレイと、
   前記収集光波の前記受信がされた一部分を、前記光波の前記第１部分の特性に従ってフィルタリングするように構成されるフィルタと、
   前記収集光波の前記フィルタリングがされた一部分に基づいて信号を与えるように構成される検出器と
   を含む、装置。
2. 各検出器がコヒーレント検出器を含み、
   前記コヒーレント検出器は、前記収集光波の前記受信がされた一部分をローカル振動子光波に光学的に結合して結合光波を与え、前記結合光波を検出して前記信号を与えるように構成される、請求項１の装置。
3. コヒーレント検出器においてヘテロダイン検出を可能にするべく、前記ローカル振動子光波と前記送信される光波との間に周波数シフトが存在する、請求項２の装置。
4. 各信号は振幅及び位相角を含み、前記信号に対応する各成分が、前記振幅に基づくが前記位相角からは独立した数量を含む、請求項２の装置。
5. 各信号がデジタル形式に変換され、デジタル形式の前記信号を処理して前記位相角への依存性が除去される、請求項４の装置。
6. 少なくとも一つのコヒーレント検出器が、同相結合光波を与えるべく第１ローカル振動子光波を使用し、直交結合光波を与えるべく前記第１ローカル振動子光波に対してシフトされた第２ローカル振動子光波を使用することにより、同相／直交（Ｉ／Ｑ）空間における前記振幅及び位相角を与えるように構成される、請求項４の装置。
7. 前記検出器の一つから与えられる実数値信号に対して変換が行われ、前記実数値信号の結果的な複素変換の複素空間において前記振幅及び位相角が与えられる、請求項４の装置。
8. 各検出器が、一対の平衡光検出器が生成する光電流間の差を表す電流を生成するように構成される、請求項２の装置。
9. 前記受信アパチャの総数量は３から２０の間である、請求項１の装置。
10. 前記受信アパチャの総数量は４から１０の間である、請求項９の装置。
11. 送信アパチャの総数量は１である、請求項９の装置。
12. 各受信アパチャの面積は、前記送信アパチャの面積と４／９倍から９／４倍の範囲内で等しい、請求項１の装置。
13. 前記受信アパチャは、前記光フェーズドアレイが、前記光フェーズドアレイの素子の位相を使用して各収集角度の操舵を与えるべく構成される平面内の軸に沿って配列される、請求項１の装置。
14. 前記受信器の各光フェーズドアレイは、対応する収集角度を前記標的位置に整列させるように構成される、請求項１の装置。
15. 前記送信器は、前記送信アパチャの中にある光フェーズドアレイを含む、請求項１の装置。
16. 前記受信アパチャの中にある各光フェーズドアレイの面積は、前記送信アパチャの中にある前記光フェーズドアレイの面積と４／９倍から９／４倍の範囲内で等しい、請求項１５の装置。
17. 前記送信アパチャの中にある又は前記受信アパチャの少なくとも一つの中にある少なくとも一つの光フェーズドアレイは、前記光フェーズドアレイの素子の位相を使用して第１角度を操舵し、波長を使用して第２角度を操舵するように構成される、請求項１５の装置。
18. 前記受信器は第１受信器であり、
    前記受信アパチャは第１受信アパチャであり、
    前記光フェーズドアレイは第１光フェーズドアレイであり、
    前記フィルタは第１フィルタであり、
    前記検出器は第１検出器であり、
    前記２つ以上の受信器は第２受信器を含み、
    前記第２受信器は、
    第２受信アパチャとして構成される前記送信アパチャと、
    前記送信アパチャの中にある第２光フェーズドアレイであって、対応する収集角度に沿って前記送信アパチャに到達した収集光波の少なくとも一部分を受信するように構成される第２光フェーズドアレイと、
    前記収集光波の前記受信がされた一部分を、前記光波の前記第１部分の特性とは異なりかつ前記光波の前記第２部分の特性とも異なる特性に従ってフィルタリングするように構成される第２フィルタと、
    前記第２フィルタによりフィルタリングされた前記収集光波の、前記フィルタリングがされた一部分に基づいて信号を与えるように構成される第２検出器と
    を含む、請求項１の装置。
19. 前記収集光波に関連付けられる推定距離を、前記２つ以上の受信器の検出器から与えられた前記信号の２つ以上のそれぞれに対応する対応成分を含む組み合わせに少なくとも部分的に基づいて決定するように構成される回路をさらに含む、請求項１の装置。
20. 前記送信器は、前記回路が前記推定距離を決定することができるように前記送信される光波に線形周波数変調を適用する、請求項１９の装置。
21. 前記送信アパチャはさらに、前記送信される光波の特性とは異なる特性を有する光波の少なくとも一部分を受信するべく光フェーズドアレイが使用される受信アパチャとして構成され、
    前記受信アパチャの少なくとも一つが、前記異なる特性を有する光波のビームを与える送信アパチャとして使用される、請求項１の装置。
22. 前記特性は、特有の波長、特有のタイムスロット、又は特有の偏光の少なくとも一つを含む、請求項１の装置。
23. 前記特性は特有の波長を含む、請求項２２の装置。
24. 一つ以上の光源が、異なるそれぞれのスペクトル帯域にわたってチューニング可能な複数のスペクトル成分を与え、
    前記光波の前記第１部分が第１スペクトル成分を含み、
    前記光波の前記第２部分が、前記第１スペクトル成分とは異なる第２スペクトル成分を含む、請求項２３の装置。
25. 前記一つ以上の光源をさらに含む、請求項２４の装置。
26. 前記送信アパチャはさらに、前記第１スペクトル成分とは異なりかつ前記第２スペクトル成分とも異なる第３スペクトル成分を受信するべく光フェーズドアレイが使用される受信アパチャとして構成される、請求項２４の装置。
27. 前記第３スペクトル成分は、前記第１スペクトル成分の波長と前記第２スペクトル成分の波長との間の波長を有し、
    前記送信される光波は、前記第３スペクトル成分の波長において有意なパワーを有しない。請求項２６の装置。
28. 前記送信アパチャは第１送信アパチャであり、
    前記送信される光波は第１送信光波であり、
    前記装置は、前記第１スペクトル成分と異なりかつ前記第２スペクトル成分とも異なる第３スペクトル成分を少なくとも含む第２送信光波の少なくとも一つのビームを与えるように構成される第２送信アパチャを含む、請求項２４の装置。
29. 前記第２送信アパチャはさらに、前記光フェーズドアレイが前記第１スペクトル成分を受信するべく使用される第２受信アパチャとして構成される、請求項２８の装置。
30. 前記第１スペクトル成分を第１送信アパチャに与える少なくとも一つの光源から導出されるローカル振動子を用いてコヒーレント混合することによって、前記第２受信アパチャから受信した前記第１スペクトル成分を検出するべく構成されるコヒーレント受信器をさらに含む、請求項２９の装置。
31. 前記第３スペクトル成分は、前記第１スペクトル成分の波長と前記第２スペクトル成分の波長との間の波長を有し、前記第１送信光波は、前記第３スペクトル成分の波長において有意なパワーを有しない。請求項２８の装置。
32. 前記第１送信アパチャ及び前記第２送信アパチャは、複数アパチャの配列体の中心近くに配置され、前記受信アパチャの少なくともいくつかは、前記複数アパチャの配列体の端近くに配置される、請求項３１の装置。
33. 受信アパチャの数量は、複数アパチャの配列体における送信アパチャの数量よりも大きい、請求項３１の装置。
34. 方法であって、
    送信光波の少なくとも一つのビームを、送信器の送信アパチャから標的位置に向けて送信角度にそって与えることであって、前記送信光波は、前記送信光波の少なくとも第１部分と、前記送信光波の前記第１部分の特性とは異なる特性を有する前記送信光波の第２部分とを含むことと、
    ２つ以上の受信器の受信アパチャにおいて収集光波を受信することと
    を含み、
    少なくとも一つの受信器が、
    前記送信アパチャ又は異なる受信器の受信アパチャの少なくとも一つに近接するように配列される受信アパチャと、
    前記受信アパチャの中にある光フェーズドアレイであって、対応する収集角度に沿って前記受信アパチャに到達した収集光波の少なくとも一部分を受信するように構成される光フェーズドアレイと、
    前記収集光波の前記受信がされた一部分を、前記送信光波の前記第１部分の特性に従ってフィルタリングするように構成されるフィルタと、
    前記収集光波の前記受信がされた一部分に基づいて信号を与えるように構成される検出器と
    を含む、方法。
35. ＬｉＤＡＲシステムであって、
    ２つ以上のアパチャの配列体と、
    送信器サブシステムと、
    受信器サブシステムと
    を含み、
    前記配列体は、前記２つ以上のアパチャの少なくとも２つから、送信光波の少なくとも一部分を標的位置に向けて与えるように構成され、
    前記２つ以上のアパチャは、
    第１アパチャと、
    第２アパチャと
    を含み、
    前記第１アパチャは、前記第１アパチャの中にある第１光フェーズドアレイを含み、
    前記第２アパチャは、前記第２アパチャの中にある第２光フェーズドアレイを含み、
    前記送信器サブシステムは、
    前記２つ以上のアパチャのすべてよりも少ない数のアパチャからなる第１サブセットに前記送信光波の第１部分を与えることであって、前記第１サブセットは前記第１アパチャを含むことと、
    前記２つ以上のアパチャのすべてよりも少ない数のアパチャからなる第２サブセットに前記送信光波の第２部分を与えることであって、前記第２サブセットは前記第１サブセットとは異なり、前記第２アパチャを含み、前記送信光波の前記第２部分は、前記送信光波の前記第１部分の特性とは異なる特性を有することと
    を行うように構成され、
    前記受信器サブシステムは、
    前記配列体における前記２つ以上のアパチャの少なくとも一つに到着した収集光波の一部分を、前記送信光波の前記第２部分の特性に従ってフィルタリングするように構成される第１フィルタと、
    前記第１フィルタによりフィルタリングされた前記収集光波の前記一部分に基づいて信号を与えるように構成される第１検出器と
    を含む、ＬｉＤＡＲシステム。
36. 前記特性は特有の波長を含み、
    前記送信光波の前記第１部分は第１スペクトル帯域に波長を有する光を含み、
    前記送信光波の前記第２部分は、前記第１スペクトル帯域とは異なる第２スペクトル帯域に波長を有する光を含む、請求項３５のＬｉＤＡＲシステム。
37. 前記第１フィルタは、前記第１アパチャに到着した前記収集光波の一部分をフィルタリングするように構成され、
    前記受信器サブシステムはさらに、
    前記第２アパチャに到達した前記収集光波の一部分を、前記送信光波の前記第１部分の特性に従ってフィルタリングするように構成される第２フィルタと、
    前記第２フィルタによりフィルタリングされた前記収集光波の前記一部分に基づいて信号を与えるように構成される第２検出器と
    を含む、請求項３６のＬｉＤＡＲシステム。
38. 前記送信器サブシステムは、前記第１スペクトル帯域の波長を有する光を第３スペクトル帯域の波長を有する光と結合させるように構成される波長分割マルチプレクシングコンポーネントを含み、
    前記第２スペクトル帯域は、前記第１スペクトル帯域と前記第３スペクトル帯域との間に存在する、請求項３７のＬｉＤＡＲシステム。
39. 前記２つ以上のアパチャの配列体は第３アパチャを含み、
    前記第３アパチャは、前記第３アパチャの中に第３光フェーズドアレイを含み、
    前記第１フィルタは、前記第３アパチャに到達した前記収集光波の一部分をフィルタリングするように構成される、請求項３６のＬｉＤＡＲシステム。
40. 前記送信器サブシステムは、
    第１スペクトル帯域の波長を有する光を、第３スペクトル帯域の波長を有する光と結合させるように構成される第１波長分割マルチプレクシングコンポーネントと、
    前記第２スペクトル帯域の波長を有する光を、第４スペクトル帯域の波長を有する光と結合させるように構成される第２波長分割マルチプレクシングコンポーネントと
    を含み、
    前記第２スペクトル帯域は前記第１スペクトル帯域と前記第３スペクトル帯域との間に存在し、
    前記第３スペクトル帯域は前記第２スペクトル帯域と前記第４スペクトル帯域との間に存在する、請求項３９のＬｉＤＡＲシステム。
41. 前記第１フィルタは、前記第２スペクトル帯域にわたってチューニング可能な通過帯域を有するチューニング可能フィルタを含み、
    前記受信器サブシステムは、前記第２スペクトル帯域の波長を有する光に少なくとも部分的に基づいて前記第１フィルタをチューニングするように構成される、請求項３６のＬｉＤＡＲシステム。
42. 前記フィルタは前記光フェーズドアレイの外側に存在する、請求項１の装置。
43. 前記フィルタは前記光フェーズドアレイの外側に存在する、請求項３４の方法。

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