[发明专利]一种基于叠加态涡旋光的目标方位向成像方法

权利要求书

1.一种基于叠加态涡旋光的目标方位向成像方法，其特征在于：基于旋转调制产生旋转叠加态涡旋光，经与目标相互作用后产生旋转多普勒效应，经对目标回波信号的处理得到强度螺旋谱和相位螺旋谱，经重构实现目标的方位向成像，具体包括以下步骤：

(1)产生旋转叠加态涡旋光

根据拉盖尔-高斯涡旋光的波函数表达式，利用空间光调制器产生拓扑荷数为l的拉盖尔-高斯涡旋光，基于旋转调制产生具有不同时变相位差的旋转叠加态涡旋光；

(2)产生旋转多普勒效应

当旋转叠加态涡旋光照射目标时，旋转叠加态涡旋光与目标相互作用会产生高信噪比的旋转多普勒效应，对应的旋转多普勒频移Δf为：

其中，d为偏心距，r为涡旋光半径，Ω为旋转叠加态涡旋光与目标的相对旋转速度，θ_z为光轴方位角，ξ为光轴偏转角，γ为入射角；

(3)处理目标回波信号

目标回波信号经过傅里叶变换得到时频信号，继而提取旋转多普勒频移Δf和对应的频谱强度分布；在极坐标系下，将目标回波信号基于拉盖尔-高斯模式展开为:

其中，μ为极径，为角坐标，p为径向指数，A_l,p为关于l,p两个参数的振幅，为拉盖尔-高斯光束本征态展开函数；通过计算所有不同l的模式强度得到强度螺旋谱；基于旋转多普勒频移信号和轨道角动量谱的时空反演关系，得到旋转叠加态涡旋光的强度螺旋谱；同时对不同时变相位差的叠加态旋转涡旋光的目标回波信号进行时谱分析，得到旋转叠加态涡旋光的相位螺旋谱；

(4)重构实现目标的方位向成像

通过将目标回波信号中的旋转叠加态涡旋光的相位螺旋谱和强度螺旋谱叠加，经重构实现目标的方位向成像。

2.根据权利要求1所述的一种基于叠加态涡旋光的目标方位向成像方法，其特征在于：旋转调制是由两束光频大小和轨道角动量方向不同且相位差随时间变化的涡旋光叠加实现。