1.一种基于轨道角动量波束模式扩展的宽度测量方法,其特征在于:所述宽度测量方法包括:确定待检测物的距离s和最大测量宽度wmax,根据计算公式‑1
计算得到轨道角动量波束的模式l,其中F 表示不同类型发射源的轨道角动量模式l与波束扩散夹角对应关系;
通过抛物方程法计算不同遮挡宽度下的模式扩展场E;
将笛卡尔坐标系下的场值分布转换为柱坐标系下的场分布;
根据OAM波束不同模式之间的正交性,计算各个模式的能量强度,得到模式扩展的功率谱;
对功率谱与遮挡宽度曲线进行多项式拟合,得到多项式拟合函数w(p);
根据函数w(p)实现待检测物体尺寸宽度的快速测量。
2.根据权利要求1所述的一种基于轨道角动量波束模式扩展的宽度测量方法,其特征在于:所述通过抛物方程法计算不同遮挡宽度下的模式扩展场E包括:根据电波频率f、测量区间尺寸s、wmax划分计算网格,设置x、y、z方向的网格步长分别为Δx、Δy、Δz;
根据轨道角动量波束的模式l,计算网格构建初始口径场u0;
根据公式 采用分布傅里叶变换法对
模式扩展场进行迭代求解,其中 分别表示傅里叶变换与逆傅里叶变换,kx表示传播常数在x方向上的分量。
3.根据权利要求1所述的一种基于轨道角动量波束模式扩展的宽度测量方法,其特征在于:所述对功率谱与遮挡宽度曲线进行多项式拟合,得到多项式拟合函数w(p)包括:给定函数w=f(p),设p为Powern的主模,在p1,p2,p3,…,pm处的函数值为w1,w2,w3,…,wm,其中n表示扩展模式阶数,m表示给定拟合点的个数;
2 k
设多项式f(p)=a0+a1p+a2p+……+akp使得 其中k表示多项式的阶数;
对多 项式 的 每个 系 数求 偏导 数 并进 行化 简 整理 后 用矩阵 表 示 为求解矩阵中的各个系数ai,得到关于p的多项式拟合函数w(p)。
4.根据权利要求1所述的一种基于轨道角动量波束模式扩展的宽度测量方法,其特征在于:所述各个模式的能量强度计算公式为: 其中n表示计算的扩展模式阶数,i表示虚数符号;单个模式的功率为 最后得到模式扩展场的功率谱为
5.根据权利要求2所述的一种基于轨道角动量波束模式扩展的宽度测量方法,其特征在于:所述根据函数w(p)实现待检测物体尺寸宽度的快速测量包括:根据函数w(p)中,遮挡宽度w与功率谱p的对应关系,实现待检测物体尺寸宽度的快速测量;所述根据轨道角动量波束的模式l,计算网格构建初始口径场u0包括:根据轨道角动量波束的模式l,通过公式构建初始口径场u0,其中E0表示电磁波幅值,i表示虚数单位, 表示方位角。