声呐是探测水下物体的重要仪器。传统的声呐必须将声波换能器浸入水中，通过向水中发射声波，接收回波来感知水中障碍物。得益于数据处理技术的进步，现代声呐组网后可以直接绘制水下地形。

由于声呐的换能器必须浸没在水中，一般只能安装在舰船、浮标上，使得声呐的探测效率难以提高。时至今日，许多海域尚未得到高精度的测量，如果遇到诸如探测失事坠海飞机之类任务，一般也只能在很小的区域进行“精测”，难以快速、广域搜索。如果能够将声呐安装在飞机上，就有可能进行大规模高速度的水下地形测绘。

但是，如果把声呐安装在飞机上，就只能使声音先发射至空气中，再从空气传播到水中。水是不可压缩流体，水的声阻抗较空气高数千倍，声波从空气传播到水中会在界面上产生极大的反射，损耗通常高达65dB。声音从水中返回，又会在界面上再次经历同样的损耗。两次损耗丢失了绝大部分能量，使得回波远低于接收器的灵敏度。

2020年10月的IEEE ACCESS发表了斯坦福大学阿尔巴比实验室传感与影像项目组的最新研究成果。他们利用激光致声原理，使用经过调制的激光照射水面，使水在激光的激励下产生声波，大幅提高了能量传递效率，节省了一次界面传输损耗。而回波没有办法再变成光，依然使用换能器在空气中接收。经过这种改进，回波的强度有较大提升，高于检测限，能够实现成像。

目前该方法只在静水中进行测试，还处于原型机状态。研究团队希望进一步在开放水域进行测试，并开发处理水面波浪的技术。

这项技术进一步发展，有望实现机载快速成像，开启海底地形测绘、潜艇探测等方面的新篇章。

研究详情参见论文：

An Airborne Sonar System for Underwater.pdf 3.45MB PDF 341次下载 预览