本技術涉及光束譜檢測，特別是涉及一種軌道角動量譜檢測方法、裝置、計算機設備、計算機可讀存儲介質和計算機程序產(chǎn)品。

背景技術：

1、隨著現(xiàn)代光束學技術的發(fā)展，光束的oam（orbital?angular?momentum，軌道角動量）在信息科學、量子通信、天文學和生物醫(yī)學等領域展現(xiàn)出巨大潛力。渦旋光束因其獨特的螺旋波前和中心相位奇點，在自由空間通信、量子信息處理及微粒操控中提供了新的可能性。然而，現(xiàn)有技術在實際應用中面臨顯著挑戰(zhàn)，尤其是在實時光束通信領域。當渦旋光束通過散射介質傳播時，其波前變得無序，導致不同oam模式之間的泄漏，這使得從混亂波前中準確測量oam譜變得更加困難。

2、傳統(tǒng)技術中，通常依賴于復雜的散斑圖案分析或散射矩陣輔助檢索技術，這些方法通常需要多幀數(shù)據(jù)或長時間積分來恢復oam狀態(tài)。

3、然而，對于實時光束通信而言，實時測量?oam?譜是一個至關重要的要求，多幀數(shù)據(jù)的采集或長時間積分，會導致通信系統(tǒng)需要等待多幀數(shù)據(jù)完成處理才能解析出oam譜，導致通信效率較低。

技術實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠提高通信效率的軌道角動量譜檢測方法、裝置、計算機設備、計算機可讀存儲介質和計算機程序產(chǎn)品。

2、第一方面，本技術提供了一種軌道角動量譜檢測方法，包括：

3、接收待測光束，其中，待測光束由初始光束在第一方向上的第一偏振分量以及渦旋光束組成，渦旋光束由初始光束在第二方向上的第二偏振分量調制而成，第一方向和第二方向垂直；

4、控制渦旋光束和第一偏振分量合束干涉形成干涉光束，并在合束干涉過程中，控制第一偏振分量的強度大于渦旋光束的強度，且第一偏振分量和渦旋光束二者之間的強度差異值超過預設強度差異值閾值；

5、檢測干涉光束的第一強度空間分布信息，以及第一偏振分量的第二強度空間分布信息；

6、根據(jù)第一強度空間分布信息和第二強度空間分布信息，檢測渦旋光束的目標復場空間分布信息；

7、基于目標復場空間分布信息，生成渦旋光束的軌道角動量譜。

8、在其中一個實施例中，根據(jù)第一強度空間分布信息和第二強度空間分布信息，檢測渦旋光束的目標復場空間分布信息，包括：

9、根據(jù)第一強度空間分布信息和第二強度空間分布信息，檢測預設轉換關系對數(shù)的中間復場空間分布信息，其中，預設轉換關系對數(shù)為預設光場轉換關系的對數(shù)形式，預設光場轉換關系用于表征干涉光束、渦旋光束和第一偏振分量三者之間的數(shù)值轉換關系；

10、根據(jù)預設轉換關系對數(shù)，將中間復場空間分布信息轉換為渦旋光束的目標復場空間分布信息。

11、在其中一個實施例中，中間復場空間分布信息包括第一實部信息和第一虛部信息；根據(jù)第一強度空間分布信息和第二強度空間分布信息，檢測預設轉換關系對數(shù)的中間復場空間分布信息，包括：

12、根據(jù)第一強度空間分布信息和第二強度空間分布信息，檢測預設轉換關系對數(shù)的第一實部信息；

13、根據(jù)因果系統(tǒng)的實部和虛部之間關系，對第一實部進行轉換，得到預設轉換關系對數(shù)的第一虛部信息。

14、在其中一個實施例中，在根據(jù)第一強度空間分布信息和第二強度空間分布信息，檢測預設轉換關系對數(shù)的中間復場空間分布信息之前，還包括：

15、將干涉光束的復場與第一偏振分量的復場的比值，確定為預設光場轉換關系；

16、將預設光場轉換關系的對數(shù)，確定為預設轉換關系對數(shù)。

17、在其中一個實施例中，基于目標復場空間分布信息，生成渦旋光束的軌道角動量譜，包括：

18、對目標復場空間分布信息中的每個復場進行角度傅里葉變換，得到渦旋光束的復系數(shù)分布信息，復系數(shù)分布信息包括至少一個軌道角動量模式對應的復系數(shù)子分布信息；

19、對每個復系數(shù)子分布信息的平方模進行徑向坐標積分，得到渦旋光束的軌道角動量譜。

20、在其中一個實施例中，控制渦旋光束和第一偏振分量合束干涉形成干涉光束，并在合束干涉過程中，控制第一偏振分量的強度大于渦旋光束的強度，且第一偏振分量和渦旋光束二者之間的強度差異值超過預設強度差異值閾值，包括：

21、將目標偏振片的快軸與第二方向的夾角調節(jié)至目標角度，其中，目標角度大于45度，目標角度基于第一偏振分量和渦旋光束二者之間的強度差異值確定；

22、控制待測光束穿過目標偏振片，以使得待測光束中的渦旋光束和第一偏振分量合束干涉，形成干涉光束。

23、第二方面，本技術還提供了一種軌道角動量譜檢測裝置，包括：

24、接收模塊，用于接收待測光束，其中，待測光束由初始光束在第一方向上的第一偏振分量以及渦旋光束組成，渦旋光束由初始光束在第二方向上的第二偏振分量調制而成，第一方向和第二方向垂直；

25、干涉模塊，用于控制渦旋光束和第一偏振分量合束干涉形成干涉光束，并在合束干涉過程中，控制第一偏振分量的強度大于渦旋光束的強度，且第一偏振分量和渦旋光束二者之間的強度差異值超過預設強度差異值閾值；

26、第一檢測模塊，用于檢測干涉光束的第一強度空間分布信息，以及第一偏振分量的第二強度空間分布信息；

27、第二檢測模塊，用于根據(jù)第一強度空間分布信息和第二強度空間分布信息，檢測渦旋光束的目標復場空間分布信息；

28、生成模塊，用于基于目標復場空間分布信息，生成渦旋光束的軌道角動量譜。

29、第三方面，本技術還提供了一種計算機設備，包括存儲器和處理器，存儲器存儲有計算機程序，處理器執(zhí)行計算機程序時實現(xiàn)以下步驟：

30、接收待測光束，其中，待測光束由初始光束在第一方向上的第一偏振分量以及渦旋光束組成，渦旋光束由初始光束在第二方向上的第二偏振分量調制而成，第一方向和第二方向垂直；

31、控制渦旋光束和第一偏振分量合束干涉形成干涉光束，并在合束干涉過程中，控制第一偏振分量的強度大于渦旋光束的強度，且第一偏振分量和渦旋光束二者之間的強度差異值超過預設強度差異值閾值；

32、檢測干涉光束的第一強度空間分布信息，以及第一偏振分量的第二強度空間分布信息；

33、根據(jù)第一強度空間分布信息和第二強度空間分布信息，檢測渦旋光束的目標復場空間分布信息；

34、基于目標復場空間分布信息，生成渦旋光束的軌道角動量譜。

35、第四方面，本技術還提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)以下步驟：

36、接收待測光束，其中，待測光束由初始光束在第一方向上的第一偏振分量以及渦旋光束組成，渦旋光束由初始光束在第二方向上的第二偏振分量調制而成，第一方向和第二方向垂直；

37、控制渦旋光束和第一偏振分量合束干涉形成干涉光束，并在合束干涉過程中，控制第一偏振分量的強度大于渦旋光束的強度，且第一偏振分量和渦旋光束二者之間的強度差異值超過預設強度差異值閾值；

38、檢測干涉光束的第一強度空間分布信息，以及第一偏振分量的第二強度空間分布信息；

39、根據(jù)第一強度空間分布信息和第二強度空間分布信息，檢測渦旋光束的目標復場空間分布信息；

40、基于目標復場空間分布信息，生成渦旋光束的軌道角動量譜。

41、第五方面，本技術還提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)以下步驟：

42、接收待測光束，其中，待測光束由初始光束在第一方向上的第一偏振分量以及渦旋光束組成，渦旋光束由初始光束在第二方向上的第二偏振分量調制而成，第一方向和第二方向垂直；

43、控制渦旋光束和第一偏振分量合束干涉形成干涉光束，并在合束干涉過程中，控制第一偏振分量的強度大于渦旋光束的強度，且第一偏振分量和渦旋光束二者之間的強度差異值超過預設強度差異值閾值；

44、檢測干涉光束的第一強度空間分布信息，以及第一偏振分量的第二強度空間分布信息；

45、根據(jù)第一強度空間分布信息和第二強度空間分布信息，檢測渦旋光束的目標復場空間分布信息；

46、基于目標復場空間分布信息，生成渦旋光束的軌道角動量譜。

47、上述軌道角動量譜檢測方法、裝置、計算機設備、計算機可讀存儲介質和計算機程序產(chǎn)品，通過接收待測光束，其中，待測光束由初始光束在第一方向上的第一偏振分量以及渦旋光束組成，渦旋光束由初始光束在第二方向上的第二偏振分量調制而成，第一方向和第二方向垂直，控制渦旋光束和第一偏振分量合束干涉形成干涉光束，并在合束干涉過程中，控制第一偏振分量的強度大于渦旋光束的強度，且第一偏振分量和渦旋光束二者之間的強度差異值超過預設強度差異值閾值，高強度的第一偏振分量與低強度的渦旋光束可以相當于一個最小相位系統(tǒng)，因此實現(xiàn)了與渦旋光束緊密相關的最小相位信號的構建，在最小相位系統(tǒng)中，系統(tǒng)的幅度響應和相位響應之間存在確定性關系，因此，進一步檢測干涉光束的第一強度空間分布信息，以及第一偏振分量的第二強度空間分布信息，根據(jù)第一強度空間分布信息和第二強度空間分布信息，檢測渦旋光束的目標復場空間分布信息，即可根據(jù)最小相位信號的幅度響應和相位響應之間的確定性關系，實現(xiàn)干涉光束的強度度信息與相位信息之間的轉換，從而實現(xiàn)渦旋光束復場的重建，最后通過基于目標復場空間分布信息，生成渦旋光束的軌道角動量譜，即可實現(xiàn)渦旋光束的軌道角動量譜的測量。整個過程僅需要進行單幀數(shù)據(jù)采集，即可從強度信息中推斷出缺失的相位信息，從而可以實現(xiàn)軌道角動量譜的實時測量，相比于多幀數(shù)據(jù)的采集或長時間積分的方式，本技術無需等待多幀數(shù)據(jù)的采集和處理，可以更高效地測量出渦旋光束的軌道角動量譜，因此可以有效提高通信效率。