[发明专利]OAM复用光束动态传输模拟系统

权利要求书

1.一种OAM复用光束动态传输模拟系统，

包括依次连通的光源(10)、调制OAM光束(20)、OAM模式复用(30)、动态大气湍流模拟装置(40)和接收解调装置(50)；

所述的光源(10)选用带调制格式的脉冲信号光；

所述的调制OAM光束(20)包括光纤耦合器(21)、第1扩束准直镜(22)、第1空间光调制器(23)、第2扩束准直镜(24)和第2空间光调制器(25)；其连通关系是：光源(10)和光纤耦合器(21)依次连通，得到两路相同的光信号B1、B2；光纤耦合器(21)、第1扩束准直镜(22)、第1空间光调制器(23)和合束镜(31)依次连通，光纤耦合器(21)、第2扩束准直镜(24)、第2空间光调制器(25)和合束镜(31)依次连通，合束镜(31)、第1反射式液晶空间光调制器(41)和控制器(42)依次连通；

所述的OAM模式复用(30)包括合束镜(31)，将两束不同拓扑荷值涡旋光束D1、D2，经过合束镜(31)得到复合光束E；

所述的动态大气湍流模拟装置(40)包括第1反射式液晶空间光调制器(41)及其控制器(42)；

所述的接收解调装置(50)包括反射镜(51)、第2反射式液晶空间光调制器(52)、透镜(53)、接收器(54)和处理器(55)；其连通关系是：反射镜(51)、第2反射式液晶空间光调制器(52)、透镜(53)、接收器(54)和处理器(55)依次连通，将解调用的相位全息图加载到第2反射式液晶空间光调制器(52)上恢复出原始高斯光束，用接收器(54)接收光强信息并传递给处理器(55)；

其特征在于：

所述的动态大气湍流模拟装置(40)中控制器(42)加载的动态大气湍流模型的生成方法是：

A、采用加入分谐波低频强化的傅里叶数列的方法制作零1、零2、零3大气湍流相位屏(401、402、403)，制作时初始大气折射率强度设为10^-17m^-2/3，为弱大气湍流，相位屏分辨率设为256×256，针对零1、零2、零3大气湍流相位屏(401、402、403)加权取均值得到第零帧动态大气湍流相位屏(404)；

B、横向风以风速v_x0第零次扰动三层湍流相位屏，零1、零2、零3大气湍流相位屏(401、402、403)分别受到影响，相位点整体向右平移，计算出扰动平移后的下一状态的三层相位屏，在生成的新屏中平移导致增加的空白相位由原始相位点线性插值得到，此时生成的一1、一2、一3大气湍流相位屏(411、412、413)与零1、零2、零3大气湍流相位屏(401、402、403)具有空间相关性，对一1、一2、一3大气湍流相位屏(411、412、413)取均值得到第一帧动态大气湍流相位屏(414)，第一帧动态大气湍流相位屏(414)与第零帧动态大气湍流相位屏(404)同样具有空间相关性；

C、横向风以风速v_x1第二次扰动三层湍流相位屏，一1、一2、一3大气湍流相位屏(411、412、413)分别受到影响，相位点再次整体向右平移，计算出扰动平移后的下一状态的三层相位屏，在生成的新屏中平移导致增加的空白相位由原始相位点线性插值得到，此时生成的三层二1、二2、二3大气湍流相位屏(421、422、423)与一1、一2、一3大气湍流相位屏(411、412、413)具有空间相关性，对二1、二2、二3大气湍流相位屏(421、422、423)取均值得到第二帧动态大气湍流相位屏(424)，第二帧动态大气湍流相位屏(424)与第一帧动态大气湍流相位屏(414)和第零帧动态大气湍流相位屏(404)都具有空间相关性；

D、当横向风速不断改变，三层相位屏也不断随之改变，依此类推，最终得到m1、m2、m3大气湍流相位屏(4m1、4m2、4m3)，加权取均值得到第M帧动态大气湍流相位屏(4m4)；

m是自然数，5≤m≤100；M是自然数，五≤M≤一百；

E、将生成的一系列具有空间相关性的第零帧动态大气湍流相位屏(404)到第M帧动态大气湍流相位屏(4M4)按顺序组合成一组弱动态大气湍流相位屏；

F、依照上述制作具有相关性的M帧弱大气湍流相位屏的方法，将初始大气折射率强度设为10^-15m^-2/3，相位屏分辨率依旧设为256×256，制作M帧具有相关性的中等强度动态大气湍流相位屏；

G、依照上述制作具有相关性的M帧中等强度大气湍流相位屏的方法，将初始大气折射率强度设为10^-13m^-2/3，相位屏分辨率依旧设为256×256，制作M帧具有相关性的强动态大气湍流相位屏；

H、将生成的M帧弱动态大气湍流相位屏、M帧中等强度动态大气湍流相位屏和M帧强动态大气湍流相位屏按顺序组合起来，生成一组3×M帧循环播放的动态大气湍流相位屏模型，将动态模型相位屏加载在第1反射式液晶空间光调制器(41)上。