[发明专利]一种基于光束轨道角动量态的非相干叠加键控方法与系统

权利要求书

1.一种基于光束轨道角动量态的非相干叠加键控方法，其特征在于，包括步骤：

S1：第一电子脉冲控制激光器、第二电子脉冲控制激光器、第三电子脉冲控制激光器和第N电子脉冲控制激光器产生N路不同序列的光脉冲，所述产生的高斯光束同时分别通过第一空间光调制器、第二空间光调制器、第三空间光调制器和第N空间光调制器进行调制；

S2：第一空间光调制器输出的调制信号和第二空间光调制器输出的调制信号通过第一光学分束器，第三空间光调制器输出的调制信号和第四空间光调制器输出的调制信号通过第二光学分束器直到第N-1空间光调制器输出的调制信号和第N空间光调制器输出的调制信号通过第N/2光学分束器；第一光学分束器和第二光学分束器通过第N/2+1光学分束器，第三光学分束器和第四光学分束器通过第N/2+2光学分束器直到第N/2光学分束器和第N/2-1光学分束器通过第N/2+N/4光学分束器,第N/2+1光学分束器和第N/2+2光学分束器通过第N/2+N/4+1以此类推直到第N-3光学分束器和第N-2光学分束器通过第N-1光学分束器得到非相干叠加的复合涡旋光束；

S3:所述的复合涡旋光束依次经过大气湍流信道和CCD相机，得到复合涡旋光束在大气湍流影响下随着时间变化的强度分布图；

S4：所述的强度分布图通过主机上的深度学习网络进行训练识别解调，得到了所传输的数字信号，从而得到传输图像信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于光束轨道角动量态的非相干叠加键控方法，其特征在于所述的传输图像信息的编码由第一电子脉冲、第二电子脉冲、第三电子脉冲和第N电子脉冲所组成的序列所实现，所述的序列根据所要传输的图像信息所决定；其中第一电子脉冲序列为比特数的最高位。

3.根据权利要求2所述的一种基于光束轨道角动量态的非相干叠加键控方法，其特征在于所述的空间光调制器由主机控制，第一空间光调制器、第二空间光调制器、第三空间光调制器和第N空间光调制器分别对应为不同涡旋光束的轨道角动量模式值和不同涡旋光束的归一化振幅值组合形成的全息图，数字信号的调制编码是对光束轨道角动量态和振幅两种不同维度分别进行调制，假设OAM和幅度维分别代表m元和n元符号，分别代表log₂m和log₂n位的数据信息，则当两个维度同时使用时，总共可生成log₂(mn)个比特信息；该调制编码可以看作是OAM幅度维度上的扩展编码，从而可以用更少的OAM状态来实现更高位的编码。

4.根据权利要求3所述的一种基于光束轨道角动量态的非相干叠加键控方法，其特征在于所述的所述的主机上的深度学习网络采用是经典的LeNet-5架构。

5.一种基于光束轨道角动量态的非相干叠加键控系统，其特征在于包括电子脉冲控制激光器、空间光调制器、1xN复用器、CCD相机、数据传输线和主机；

所述电子脉冲控制激光器作为光源，用以产生高斯光束，根据电子脉冲的序列输出随着时间变化的高斯光束；

所述空间光调制器其加载一系列根据所要编码的信号而实现特殊设计的全息图，来调制高斯光束以实现信号编码，并得到对光束轨道角动量态和振幅两种不同维度分别进行调制生成的涡旋光束；

所述1xN复用器其将四路不同的涡旋光束实现非相干叠加；

所述CCD相机置于1xN复用器的激光光路中，对复用的涡旋光束的强度分布图进行采集；

所述数据传输线用于连接CCD相机与主机，实现信号的实时传输；

所述主机用于分析由CCD相机采集的强度分布图，用深度学习中对图像分类的方法得到所编码的数字信号，实现信号的解调，从而得到所传输的图像。