一种自由空间中分数双模式轨道角动量光束识别方法技术

本发明专利技术公开了一种自由空间中分数双模式轨道角动量光束识别方法，其特点是采用双模式叠加的轨道角动量光束，让激光依次通过空间光调制器加载的全息相位图，使反射的激光携带轨道角动量信息，其识别具体包括步骤：搭建光路系统、绘制全息图、采集训练样本、搭建模型、训练模型和测试模型等步骤。本发明专利技术与现有技术相比具有弱湍流下准确率可达99.98%，在较强湍流下准确率可达93.38%，光路设计简单直观，操作方便，可迁移性强，可适用于很多类似的轨道角动量识别方案，达到很高的识别准确率、识别误差低和误码率。差低和误码率。差低和误码率。

【技术实现步骤摘要】
一种自由空间中分数双模式轨道角动量光束识别方法


[0001]本专利技术涉及激光学通讯
，具体地说是一种基于卷积神经网络的自由空间中分数双模式轨道角动量光束识别方法。

技术介绍

[0002]自由空间光学通讯中，可以将需要被传输的信息编码成角动量信息，携带角动量信息的激光携带信息在大气中传输一段距离后，被探测器捕获，探测器识别激光束携带的轨道角动量量子数，将信息进行解码，就可以达到光学通讯的作用。
[0003]现有技术携带角动量的拉盖尔高斯光束的光强具有环状分布，对于单模式的OAM光束来说，例如拉盖尔高斯光束，其横向空间的光强度分布为“甜甜圈”形状，不仅不同的OAM值大小使“甜甜圈”的光束直径发生变化，而且传播距离也会影响光束直径，所以光束直径的大小无法作为稳定OAM识别的特征，从而导致机器学习对单模式OAM的识别准确率大大下降。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提出的一种自由空间中分数双模式轨道角动量光束识别方法，采用双模式
±
l叠加的涡旋光束，让激光依次通过空间光调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自由空间中分数双模式轨道角动量光束识别方法，其特征在于采用双模式叠加的轨道角动量光束，让激光依次通过空间光调制器加载的全息相位图，使反射的激光携带轨道角动量信息，其识别包括以下步骤：步骤一：搭建光路系统采用两计算机与光路系统连接的轨道角动量光束识别装置，所述光路系统由氦氖激光器、光隔离器、物镜、光阑、透镜、平面镜、半波片、分束器、空间光调制器和电子耦合器件组成；所述空间光调制器和电子耦合器件分别连接计算机；步骤二：绘制全息图使用python程序，绘制不同参数的轨道角动量相位全息图，所述参数的设置：混合比例n＝0.01～0.99，其间隔为0.01；轨道角动量l＝
±
2.0～
±
2.9，其间隔为0.1；湍流强度10
‑
14
m
‑
2/3
、10
‑
13
m
‑
2/3
；传播距离z＝500～1500m，其间隔为500m；步骤三：采集训练样本使用python程序，将步骤二绘制的全息相位图加载到空间光调制器上，依次采集每张全息图所对应的激光光强分布图，调节空间光调制器与电子耦合器件的间距进行不同传播距离z的测量，在每个湍流强度和传播距离z下分别采集l和n不同参数的激光光强分布图，所述空间光调制器与电子耦合器件的间距调节范围为：10～30cm，其间隔为2.5cm；所述轨道角动量l的采集范围为：
±
2.0～
±
2.9；所述混合比例n的采集范围为：0.01～0.99；步骤四：搭建模型使用python语言，基于Keras框架，搭建一个50层的残差卷积神经网络模型，其程序包括导入数据、数据预处理和测试模型单元；步骤五：训练模型将步骤三采集到的激光光强分布图作为训练样本，为所有的数据标上其对应的轨道角动量值作为标签，按6:2:2的比例划分成训练集、验证集和测试集，并将训练集和验证集数据经旋转、拉伸和扭曲的预处理后，将其和它所对应的标签按随...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹萌，夏勇，凌晨，周静雯，汤继红，曹鹭萍，印建平，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：