The invention discloses a method and system for encoding and decoding high-dimensional digital signals based on multi ring vortex beams. In the invention, the orbital angular momentum state and the radial quantum number of the multi-ring vortex beam are taken as coding features to encode high-dimensional digital signals simultaneously, and the coding efficiency is further improved when the finite orbital angular momentum state is used. In addition, the encoding and decoding of digital signals based on multi-ring vortex beams can be realized by diffraction grating. The system has simple structure and is easy to control, and has great progress compared with the existing technology.
【技术实现步骤摘要】
一种基于多环涡旋光束的高维数字信号编解码方法与系统
：本专利技术涉及光电
，尤其涉及一种基于多环涡旋光束的高维数字信号编解码方法与系统。
技术介绍
：涡旋光束是一种新型结构光束，其具有螺旋形波前结构，复振幅中包含有螺旋相位因子其中l为角量子数，可以取任意整数；为角向坐标。涡旋光束的螺旋相位使得其光束中心具有相位奇点，使得其横截面光强分布呈现环形。研究表明，涡旋光束中的每一个光子均携带有轨道角动量(orbitalangularmomentum,OAM)，其值为(为约化普朗克常量)，因此涡旋光束也称为携带有OAM的光束(OAM光束)。涡旋光束的角量子数l是涡旋光束的本征值，决定了其每一个光子所携带的OAM的多少，因此l也被称为涡旋光束的阶次或OAM态。此外，不同阶次的涡旋光束相互正交。涡旋光束的这些性质，使其在光通信、光镊、旋转探测、激光加工等领域均具有很大的应用价值。由于不同阶次l的涡旋光束相互正交，使得同含多个不同OAM态的多模混合涡旋光束中的各个OAM成分可相互分离而互不影响。因此，将不同OAM态的涡旋光束作为载波，可以将模式复用技术引入到传统光通信中，拓...
【技术保护点】
1.一种基于多环涡旋光束的高维数字信号编解码方法，其特征在于，使用多环涡旋光束，在将其OAM态作为编码特征进行信号编码的同时，也将其径向量子数作为编码特征，使OAM编码技术与径向量子数信号编码相结合，在采用有限OAM态的情况下，引入径向量子数维度，进一步提升数字信号的编码效率。
【技术特征摘要】
1.一种基于多环涡旋光束的高维数字信号编解码方法，其特征在于，使用多环涡旋光束，在将其OAM态作为编码特征进行信号编码的同时，也将其径向量子数作为编码特征，使OAM编码技术与径向量子数信号编码相结合，在采用有限OAM态的情况下，引入径向量子数维度，进一步提升数字信号的编码效率。2.根据权利要求1所述的方法，其中，数字信号的编码和解码均通过衍射光栅来实现。3.一种基于多环涡旋光束的高维数字信号编解码系统，其特征在于，具备发射器和接收器。4.根据权利要求3所述的系统，其中，发射器用于实现基于多环涡旋光束的高维数字信号编码，具备激光器、偏振分光棱镜、液晶空间光调制器、4-f成像系统和准直输出镜：所述激光器，作为光源，用以产生基模高斯光束；所述偏振分光棱镜，置于激光器发出的激光光路中，用于使入射的基模高斯光束变为水平线偏振态的光束；所述液晶空间光调制器，置于偏振分光棱镜后方的激光光路中，其加载一系列根据所要编码的信号而设计的衍射光栅，将水平线偏振基模高斯光束转化为随时间变化的一系列不同OAM态和径向量子数的多环涡旋光束，以实现信号编码，并在+1衍射级获得调制后的激光束；所述4-f成像系统，其由两个焦距均为f的平凸透镜以及一小孔光阑构成，各个组件间的位置关系为：第一个透镜与液晶空间光调制器的距离为f，第...
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