[发明专利]基于轨道角动量调制的多维信息探测系统

权利要求书

1.基于轨道角动量调制的多维信息探测系统，其特征在于，包括信号发生器(1)、激光器(2)、整形模块(3)、空间光调制器(4)、发射光学器(5)、接收光学器(7)、窄带滤光片(8)、探测器(9)、示波器(10)、信号处理器(11)；

信号发生器(1)生成两路驱动电信号，其中，一路驱动电信号驱动激光器(2)产生脉冲序列，该脉冲序列由n个等时间间隔T的脉冲激光信号构成，另一路驱动电信号作为起始信号被示波器(10)采集；驱动电信号由n个等时间间隔T的脉冲驱动信号构成；n为大于或等于3的整数；

激光器(2)产生的每个脉冲激光信号经整形模块(3)进行光斑大小调整后，生成具有单横模高斯模式的脉冲激光信号，该具有单横模高斯模式的脉冲激光信号经过空间光调制器(4)调制为脉冲轨道角动量激光信号，调制后的脉冲轨道角动量激光信号通过发射光学器(5)准直照射待测目标(6)后，经待测目标(6)反射后的脉冲轨道角动量激光信号作为回波光信号通过接收光学器(7)汇聚后，入射至窄带滤光片(8)；

窄带滤光片(8)对接收的回波光信号滤除背景噪声后，发送至探测器(9)；探测器(9)对接收的回波光信号进行光电探测，输出的回波电信号发送至示波器(10)；

示波器(10)采集接收的一路驱动电信号中的n个脉冲驱动信号的到达时间以及n个回波电信号的到达时间和强度，并将采集的所有信息发送至信号处理器(11)；

信号处理器(11)，用于对接收的n个脉冲驱动信号的到达时间以及n个回波电信号的到达时间和强度进行处理，获得目标的距离R、径向速度V和旋转速度Ω。

2.根据权利要求1所述的，其特征在于，信号处理器(11)根据每个脉冲驱动信号及其所对应一个回波电信号间的时间差及光速c，获得目标的距离R。

3.根据权利要求1所述的基于轨道角动量调制的多维信息探测系统，其特征在于，信号处理器(11)根据每个脉冲驱动信号及其所对应一个回波电信号间的时间差、任意相邻的两个脉冲激光信号间的时间间隔T和光速c，获得目标的径向速度V。

4.根据权利要求1所述的基于轨道角动量调制的多维信息探测系统，其特征在于，信号处理器(11)对接收的n个回波电信号的强度进行离散傅里叶变换，获得频谱，从频谱中获得中频信号峰值对应的频率，该中频信号峰值对应的频率为中频频移Δf_IF，再根据中频频移Δf_IF获得目标的旋转速度Ω。

5.根据权利要求2所述的基于轨道角动量调制的多维信息探测系统，其特征在于，信号处理器(11)根据每个脉冲驱动信号及其所对应一个回波电信号间的时间差及光速c，获得目标的距离R的实现方式为：

所述Δt_i＝t′_i-t_i；

其中，Δt_i为第i个脉冲驱动信号与其所对应的回波电信号间的时间差；i为变量，且为整数；

t_i为第i个脉冲驱动信号到达示波器(10)的时间；

t′_i为第i个脉冲驱动信号所对应的回波电信号间到达示波器(10)的时间。

6.根据权利要求3所述的基于轨道角动量调制的多维信息探测系统，其特征在于，信号处理器(11)根据每个脉冲驱动信号及其所对应一个回波电信号间的时间差、任意相邻的两个脉冲激光信号间的时间间隔T和光速c，获得目标的径向速度V的实现方式为：

其中，Δt_i为第i个脉冲驱动信号与其所对应的回波电信号间的时间差；i为变量，且为整数；

Δt_i-1为第i-1个脉冲驱动信号与其所对应的回波电信号间的时间差。

7.根据权利要求4所述的基于轨道角动量调制的多维信息探测系统，其特征在于，根据中频频移Δf_IF获得目标的旋转速度Ω的实现方式为：

Ω＝Δf_IFπ/|l| (公式三)；

其中，l是轨道角动量阶数。