[发明专利]一种涡旋光束拓扑荷数识别方法

权利要求书

1.一种涡旋光束拓扑荷数识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

提取涡旋光束的光强图和相位图；

对光强图进行处理，从图形的中心由内向外找到光强最强的光环统计出它的半径；具体包括：采集到涡旋光束光强图和相位图后，通过计算平台读入图片，将RGB图片转换成0-255的灰度图，以涡旋光束中心为正方形的中心切割成n×n方形矩阵，以R为半径作圆取圆上的所有数据点构成一个一维数据集，半径依次增大遍历整个图形，最后得到n/2组数据，对每一组数据先求和再求平均值得到n/2个单值，比较n/2个单值找到其中的最大值，该最大值所对应的半径即为光强最强的半径；

以该半径作圆在相位图中找到圆环上的对应相位，计算相位由0-2π变化的次数，这个次数即是涡旋光束的拓扑荷数；具体包括：根据半径找到光强最强的圆环对应的相位，将该圆环上的数据取出构成一个一维数组，这个数组的数据表示相位0-2π的变化情况；波形呈锯齿状每一个锯齿代表一次0到2π的变化，变化总次数是光束的拓扑荷数；将获得的一维数组进行一次求导，求导后的一维数组中0到2π的突变会形成一个δ函数，再滤波得到只包含多个δ函数的纯净波形图，计算δ函数的个数得到拓扑荷数。

2.根据权利要求1所述的涡旋光束拓扑荷数识别方法，其特征在于，相位由0到2π变化的方向决定了拓扑荷的正负，逆时针为正，顺时针为负。

3.根据权利要求1所述的涡旋光束拓扑荷数识别方法，其特征在于，识别出了涡旋光束的拓扑荷数后，提取光束的强度信息，最终解调对应涡旋光束不同时间所携带的0、1信号。

4.根据权利要求1所述的涡旋光束拓扑荷数识别方法，其特征在于，所述计算平台包括基于MATLAB、C程序、Python的计算平台。

5.根据权利要求1所述的涡旋光束拓扑荷数识别方法，其特征在于，n取值为500。