納測量聲波從物體上反彈並傳回接收器所需的時間，是可視化水下地形或檢查海基結構物的最佳方法。不過，聲納系統必須部署在船隻或浮標上，這樣會使其速度變慢，並限制了它們能覆蓋的區域。
然而，史丹福大學的工程師們已經開發出一種新的光和聲混合技術。他們認為，飛機可以使用這種雷射/聲納組合技術來掃描海洋表面，以獲得水下物體的高解析度圖像。關於這種概念驗證機載聲納系統的相關介紹最近發表在IEEE Access雜誌上 -- 可以幫助發現沉船殘骸、調查海洋棲息地和發現敵方潛艇變得更容易和更快捷。
「我們的系統可以安裝在無人機、飛機或直升機上，」史丹福大學電氣工程教授Amin Arbabian說。「它可以迅速部署……覆蓋更大的區域。」
機載雷達和雷射雷達用於以高解析度繪製地球表面。兩者都能穿透雲層和森林覆蓋，使它們在空中和地面上特別有用。但從空中窺視水面則是另一項挑戰。聲波、無線電波和光波在從空氣到水中來回傳播時都會很快失去能量。Arbabian說，這種衰減在渾濁的水中更為嚴重。
他把光和聲納這兩種已知的光脈衝組合成了聲納系統。「當你把光脈衝照射到一個物體上時，它會加熱並膨脹，從而產生聲波，因為它使空氣分子在物體周圍移動。」
該小組研發的新的光聲聲納系統首先向水面發射雷射脈衝。水吸收了大部分的能量，產生超聲波，像傳統的聲納一樣在水中移動。這些波從物體上反彈，一些反射波從水中返回到空氣中。
在這一點上，聲波回聲會損失大量能量，因為它們穿過水-空氣屏障，然後在空氣中傳播。這裡是團隊設計的另一個關鍵部分。
為了探測空氣中微弱的聲波，研究小組使用了一種超靈敏的微機械裝置，這個裝置的名字叫空氣耦合電容式微機械超聲換能器（capacitive micromachined ultrasonic transducer，CMUT），這些裝置是一個簡單的電容器，當受到超聲波的衝擊時，它會振動，它們在探測空氣中的聲波時非常有效，而且Arbabian一直在研究CMUT傳感器在遠程超聲成像中的應用。通過專門的軟體處理檢測到的超聲波信號，以重建水下物體的高解析度三維圖像。
研究人員通過將不同高度和直徑的金屬棒放在一個25釐米深的裝滿清水的大魚缸中進行成像來測試這個系統。CMUT探測器位於水面以上10釐米處。
下一步，他們計劃對放置在遊泳池中的物體進行成像，他們將不得不使用更強大的雷射源，在深水中工作。他們還想改進該系統，使其能與波一起工作，因為波會使信號失真，使檢測和圖像重建更加困難。Arbabian說：「這個概念證明是為了表明你能透過空氣-水界面看到東西。這是這個問題最難解決的部分。一旦我們能夠證明它是有效的，它就可以擴展到更大的深度和更大的物體。」