[发明专利]轨道角动量光传输中大气湍流失真补偿系统及其方法

权利要求书

1.一种轨道角动量光传输中大气湍流失真补偿系统，其特征在于：

包括偏振分束器（1）、分束器（2）、电荷耦合摄像机（3）、FPGA板（4）、空间光调制器（5）、90°光学混频器（6）和光电探测器（7）；

其连通关系是：

偏振分束器（1）、分束器（2）、电荷耦合摄像机（3）和FPGA板（4）依次连通，实现信号光束的模式识别；

FPGA板（4）和空间光调制器（5）连通，分束器（2）和90°光学混频器（6）连通，偏振分束器（1）、空间光调制器（5）、90°光学混频器（6）和光电探测器（7）依次连通，完成信号光束的湍流补偿。

2.基于权利要求1所述系统的补偿方法，其特征在于：

①在接收端，畸变后的复用光束（d）首先经过偏振分束器（1）分为两路，一路为畸变的复用OAM光束（e），以下统称为第1信号光束，另一路为畸变的高斯光束（f），以下统称为探针光束；

②由偏振分束器（1）分出的第1信号光束（e），再经分束器（2）分为两束相同的光，一束称为第2信号光束（g），另一束称为第3信号光束（h）；第1、2、3信号光束（e、g、h）包含的模式信息相同；

③其中第2信号光束（g）照射到电荷耦合摄像机（3）上，由电荷耦合摄像机（3）检测并记录其光强分布图；

④将电荷耦合相机（3）检测到的第2信号光束（g）的光强图传送给已载入识别模型的FPGA板（4），进行模式识别，确定第2信号光束（g）是由哪些模式的OAM光束复用而成，保存并输出识别的模式信息；

⑤根据输出的模式信息，将可以产生相应模式OAM光束的光栅图依次加载到空间光调制器（5）上；

⑥由偏振分束器（1）分出的探针光束（f），照射在已加载光栅图的空间光调制器（5）上，产生相应模式的OAM光束（i）；

⑦由探针光束（f）转换的OAM光束（i）和第3信号光束（h），一起经过90°光学混频器（6），完成变频；

⑧变频后的OAM光束（j）和变频后的信号光束（k）照射到光电探测器（7）上，在光电探测器（7）上发生干涉并产生光电流，同时完成信号光束（k）的湍流补偿。

3.按权利要求2所述的补偿方法，其特征在于所述的识别模型处理流程：

因不同模式OAM光束的复用OAM光束光强图不同，根据光强图对复用OAM光束进行分类，确定复用OAM光束包含的模式信息；

a、收集OAM光束的光强图（301）

收集不同湍流环境下所需OAM光束的光强图；

b、整理数据集（302）

将收集的光强图按模式进行分类，统一图片大小，转换为训练网络模型所需的格式；

c、构造网络模型（303）

选择网络模型，设置网络模型的超参数；

d、训练网络模型（304）

在图像处理器单元上，输入数据集，训练网络模型；

e、确认识别模型（305）

选择一个训练好的网络模型做识别模型；

f、加载到FPGA板（306）

将选择出的识别模型加载到FPGA板上。