CN113551788B - 多奇点涡旋光束的探测方法、装置和密钥分发系统 - Google Patents

多奇点涡旋光束的探测方法、装置和密钥分发系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种多奇点涡旋光束的探测方法、装置和密钥分发系统。其中，多奇点涡旋光束的探测方法，包括：获取强度分布信息；强度分布信息包括多奇点涡旋光束传播过程中在两个预设平面处的强度分布；两个预设平面为垂直于多奇点涡旋光束的传播方向的,相距预设距离的两个平面；将强度分布信息输入至相位信息确定模型，得到多奇点涡旋光束的相位信息；其中，相位信息确定模型是基于预设数量的样本强度分布信息和样本强度分布信息对应的相位信息标签，对预设的人工神经网络训练得到的。如此，通过训练后的人工神经网络进行多奇点涡旋光束的相位信息的确定，可以较为精确的探测多奇点涡旋光束的相位信息。

Description

多奇点涡旋光束的探测方法、装置和密钥分发系统
技术领域
本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种多奇点涡旋光束的探测方法、装置和密钥分发系统。
背景技术
光子除了携带有线性动量之外，也可以携带角动量，角动量包括自旋角动量和轨道角动量。自旋角动量对应着光子的自旋或光场的偏振，轨道角动量则描述了光子的螺旋波前性质。具有轨道角动量的激光束被人们称为涡旋光束，它的强度存在暗核，相位存在奇点。除了以拉盖尔-高斯模式为代表的单奇点涡旋光束之外，近年来人们开始研究具有多奇点的复杂涡旋光束，比如涡旋晶格、涡旋阵列、SU(2)涡旋模式，它们是单奇点涡旋光束的广泛性延拓，具有更复杂的相位以及拓扑信息，在多微粒操纵、超大容量光通信、信息加密、微结构测量、超分辨成像、量子密钥分发、量子态经典模拟等技术中均具有广阔的应用前景。
若想实现上述应用领域中对于多奇点涡旋光束的应用，需要首先实现对多奇点涡旋光束的精确定量测量。然而现有的测量方法如干涉、衍射、螺旋变换等更多适用于单奇点涡旋光束的测量，现有技术中缺少多奇点涡旋光束探测方案。
发明内容
本发明实施例提供一种多奇点涡旋光束的探测方法、装置和密钥分发系统，用以解决现有技术中缺少多奇点涡旋光束探测方案的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种多奇点涡旋光束的探测方法，所述多奇点涡旋光束的探测方法包括：
获取强度分布信息；所述强度分布信息包括多奇点涡旋光束传播过程中在两个预设平面处的强度分布；所述预设平面垂直于所述多奇点涡旋光束的传播方向；两个所述预设平面相距预设距离；
将所述强度分布信息输入至相位信息确定模型，得到多奇点涡旋光束的相位信息；
其中，所述相位信息确定模型是基于预设数量的样本强度分布信息和所述样本强度分布信息对应的相位信息标签，对预设的人工神经网络训练得到的。
优选地，所述相位信息包括：振幅的旋转对称性、中心的轨道角动量和局部的每个分支的轨道角动量。
优选地，所述人工神经网络包括：生成器和判别器；
训练所述人工神经网络的过程包括：
所述生成器基于所述样本强度分布信息生成所述样本强度分布信息对应的预测相位；
所述判别器基于所述相位信息标签判断所述生成器生成的预测相位是否正确；
所述生成器基于所述判别器的判断结果，调整内部神经网络，直至生成的预测相位满足第一预设要求；
所述判别器根据所述生成器的输出来调整自身内部神经网络，直至满足第二预设要求。
优选地，所述获取强度分布信息，包括：
确定预设的面阵探测器位于第一预设位置；
通过预设的面阵探测器获取所述多奇点涡旋光束在第一预设平面处的强度分布；
通过一维可调位移台移动所述面阵探测器至第二预设位置，
通过预设的面阵探测器获取所述多奇点涡旋光束在第二预设平面处的强度分布。
第二方面，本发明实施例提供一种多奇点涡旋光束的探测装置，所述多奇点涡旋光束的探测装置包括：
获取单元，用于获取强度分布信息；所述强度分布信息包括多奇点涡旋光束传播过程中在两个预设平面处的强度分布；所述预设平面垂直于所述多奇点涡旋光束的传播方向；两个所述预设平面相距预设距离；
确定单元，用于将所述强度分布信息输入至相位信息确定模型，得到多奇点涡旋光束的相位信息；
其中，所述相位信息确定模型是基于预设数量的样本强度分布信息和所述样本强度分布信息对应的相位信息标签，对预设的人工神经网络训练得到的。
第三方面，本发明实施例提供一种密钥分发系统，所述密钥分发系统包括：光束产生器、接收器和解码设备；
所述光束产生器，用于发射通过自身相位携带有密钥信息的多奇点涡旋光束；
所述接收器，用于获取所述多奇点涡旋光束的强度分布信息；
所述解码设备与所述接收器通信连接，用于获取所述强度分布信息，基于预设的多奇点涡旋光束的探测方法，获取所述多奇点涡旋光束的相位信息，并基于所述相位信息获取密钥信息；
其中，所述预设的多奇点涡旋光束的探测方法为本申请第一方面所述的多奇点涡旋光束的探测方法。
优选地，所述光束产生器具体用于将所述密钥信息分为多个子密钥，将所述子密钥一一对应的编码进入多奇点涡旋光束的相位结构中，发射各个携带有子密钥的多奇点涡旋光束；
所述接收器用于获取各个所述多奇点涡旋光束的强度分布信息；
所述解码设备具体用于根据获取到的所述强度分布信息，基于预设的多奇点涡旋光束的探测方法，获取所述多奇点涡旋光束的相位信息，并基于所述相位信息获取子密钥，基于所述子密钥确定密钥信息。
优选地，所述光束产生器包括：激光器、半波片、液晶空间光调制器和透镜组：
所述激光器，用作基模高斯光束的光源；
所述半波片，置于激光器后方的光路，用于调整所述基模高斯光束光源的偏振方向为水平线偏振方向；
所述液晶空间光调制器，置于半波片后方的激光光路中，用于加载全息光栅，将入射的水平线偏激光光束调制成携带有密钥信息的多奇点涡旋光束；
所述透镜组，置于液晶空间光调制器的后方激光光路中，用于将所述多奇点涡旋光束引导至所述接收器。
优选地，所述接收器包括：一维可调位移台和设置在所述一维可调位移台上的面阵探测器；
所述一维可调位移台用于控制所述面阵探测器移动至获取所述多奇点涡旋光束强度分布的位置；
所述面阵探测器用于在所述一维可调位移台的控制下移动至第一预设位置和第二预设位置，获取多奇点涡旋光束在两个预设平面处的强度分布。
优选地，所述解码设备为计算机设备。
本发明实施例提供的多奇点涡旋光束的探测方法中，首先获取多奇点涡旋光束的强度分布信息，之后通过相位信息确定模型得到多奇点涡旋光束的相位信息。如此，利用了人工神经网络技术，通过训练后的人工神经网络进行多奇点涡旋光束的相位信息的确定，可以较为精确的探测多奇点涡旋光束的相位信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的多奇点涡旋光束的探测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的多奇点涡旋光束的探测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的密钥分发系统结构示意图；
图4为本发明实施例提供的密钥分发系统的原理示意图；
图5为本发明实施例中接收器收到的强度信息和训练后的人工神经网络对相位结构的推断结果；
图6为本发明具体实施例提供的密钥分发系统的示意图。
附图标记：
1：光束产生器； 11：激光器； 12：半波片；
13：液晶空间光； 14：透镜组； 2：接收器；
21：一维可调位移台； 22：面阵探测器； 3：解码设备；
201：获取单元； 202：确定单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
光子除了携带有线性动量之外，也可以携带角动量，角动量包括自旋角动量和轨道角动量。自旋角动量对应着光子的自旋或光场的偏振，轨道角动量(orbital angularmomentum，OAM)则描述了光子的螺旋波前性质。具有OAM的激光束被人们称为涡旋光束，它的强度存在暗核，相位存在奇点。除了以拉盖尔-高斯模式为代表的单奇点涡旋光束之外，近年来人们开始研究具有多奇点的复杂涡旋光束，比如涡旋晶格、涡旋阵列、SU(2)涡旋模式，它们是单奇点涡旋光束的广泛性延拓，具有更复杂的相位以及拓扑信息，在多微粒操纵、超大容量光通信、信息加密、微结构测量、超分辨成像、量子密钥分发、量子态经典模拟等技术中均具有广阔的应用前景。
多奇点涡旋光束在上述的应用领域的具体应用，需要以对多奇点涡旋光束的精确定量测量为基本前提。然而目前用于涡旋光束的测量方法如干涉、衍射、螺旋变换等更多适用于单奇点涡旋光束的测量，对于含多奇点的复杂涡旋光束的探测技术仍存在一定缺陷，这极大地限制了这类光场的实际应用。要实现对多奇点涡旋光束的测量，首先需要定位出所有的奇点位置，接着对每一个涡旋进行OAM的定量测量，这比传统的单奇点涡旋光束的测量要复杂很多。因此，研究并提出多奇点复杂涡旋光束的测量方法具有重要的意义。针对这一问题，本发明实施例提供了一种多奇点涡旋光束的探测方法。图1为本发明实施例提供的多奇点涡旋光束的探测方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
步骤110，获取强度分布信息；所述强度分布信息包括多奇点涡旋光束传播过程中在两个预设平面处的强度分布；所述预设平面垂直于所述多奇点涡旋光束的传播方向；两个所述预设平面相距预设距离；
步骤120，将所述强度分布信息输入至相位信息确定模型，得到多奇点涡旋光束的相位信息；
其中，所述相位信息确定模型是基于预设数量的样本强度分布信息和所述样本强度分布信息对应的相位信息标签，对预设的人工神经网络训练得到的。
如此设置，本发明实施例利用了人工神经网络技术，通过训练后的人工神经网络进行多奇点涡旋光束的相位信息的确定，可以较为精确的探测多奇点涡旋光束的相位信息。
实际应用中，步骤110包括：确定预设的面阵探测器位于第一预设位置；通过预设的面阵探测器获取所述多奇点涡旋光束在第一预设平面处的强度分布；通过一维可调位移台移动所述面阵探测器至第二预设位置；通过预设的面阵探测器获取所述多奇点涡旋光束在第二预设平面处的强度分布。
需要说明的是，本发明的多奇点复杂涡旋光束的相位测量方法建立在光束菲涅尔衍射传播的基础之上，假定欲重建光场相位所在平面为初始平面z1，涡旋光束表达式为E(x1,y1,z1)。光束接收器测得的第一次强度信息如公式(1)所示：
I1＝|E(x1,y1,z1)|2 (1)
但是仅仅通过一次强度信息来反演相位信息是一个极度病态的逆向任务，存在信息量不足的问题。所以需要通过令涡旋光束继续向前自由传播一段距离Δz，得到第二个平面的涡旋光束如公式(2)所示：
其中，k为光束的波数，fx和fy分别为x方向、y方向的空间频率，F表示傅里叶变换过程。通过位移平台移动面阵探测器至第二个位置处，记录下此处的强度信息,，如公式(3)所示：
I2＝|E(x2,y2,z1+Δz)|2 (3)
本发明实施例基于强度I1和I2，重建第一个平面处的光场相位P如公式(4)所示：
P＝arg[E(x1，y1，z1)] (4)
其中arg表示取幅角。需要说明的是，基于使用的多奇点复杂涡旋光束种类不同，相位信息的表示方法也不同。例如，当多奇点复杂涡旋光束为SU(2)光束时，本发明实施例中相位信息可以但不限于包括：振幅的旋转对称性、中心的轨道角动量和局部的每个分支的轨道角动量。
本发明实施例中重建相位的过程需要预先采集很多模式的强度数据组，将其用于训练人工神经网络。即基于预设数量的样本强度分布信息和所述样本强度分布信息对应的相位信息标签，对预设的人工神经网络训练，得到相位信息确定模型。
具体的，所述人工神经网络包括：生成器和判别器；训练所述人工神经网络的过程包括：所述生成器基于所述样本强度分布信息生成所述样本强度分布信息对应的预测相位；所述判别器基于所述相位信息标签判断所述生成器生成的预测相位的生成质量；所述生成器基于所述判别器的判断结果，调整内部神经网络，直至生成的预测相位满足第一预设要求；所述判别器根据所述生成器的输出来调整自身内部神经网络，直至满足第二预设要求。
如此设置，待训练的人工神经网络为改进过的条件对抗生成网络，包含一个生成器和判别器。生成器网络将一组强度信息I1、I2作为输入，输出一个预测的相位；判别器用于判断相位的生成质量，当输入判别器里的相位为标签相位时，判别器输出为真，当输入判别器的相位为质量差的生成器预测相位时，判别器输出为假。整个训练过程在生成器和判别器的互相对抗中进行，生成器尽力产生准确的相位，判别器尽力判断输入相位的真假，当判别器无法判断真假时，两者达到均衡，说明生成器已经训练完成，便能够完成复杂涡旋光束的相位测量工作。
图2为本发明实施例提供的多奇点涡旋光束的探测装置的结构示意图；参照图2，本发明实施例提供一种多奇点涡旋光束的探测装置，包括：
获取单元201，用于获取强度分布信息；所述强度分布信息包括多奇点涡旋光束传播过程中在两个预设平面处的强度分布；所述预设平面垂直于所述多奇点涡旋光束的传播方向；两个所述预设平面相距预设距离；
确定单元202，用于将所述强度分布信息输入至相位信息确定模型，得到多奇点涡旋光束的相位信息；
其中，所述相位信息确定模型是基于预设数量的样本强度分布信息和所述样本强度分布信息对应的相位信息标签，对预设的人工神经网络训练得到的。
如此设置，本发明实施例利用了人工神经网络技术，通过训练后的人工神经网络进行多奇点涡旋光束的相位信息的确定，可以较为精确的探测多奇点涡旋光束的相位信息。需要说明的是，本发明实施例的具体实施方式可以参照本发明实施例提供的多奇点涡旋光束的探测方法中的相关说明，在此不在一一赘述。
图3为本发明实施例提供的密钥分发系统结构示意图；参照图3，本发明实施例提供的密钥分发系统，包括：光束产生器1、接收器2和解码设备3；
所述光束产生器1，用于发射通过自身相位携带有密钥信息的多奇点涡旋光束；
所述接收器2，用于获取所述多奇点涡旋光束的强度分布信息；
所述解码设备3与所述接收器2通信连接，用于获取所述强度分布信息，基于预设的多奇点涡旋光束的探测方法，获取所述多奇点涡旋光束的相位信息，并基于所述相位信息获取密钥信息；
其中，所述解码设备3使用的多奇点涡旋光束的探测方法为本发明实施例提供的多奇点涡旋光束的探测方法。
如此设置，本发明实施例中基于本发明实施例提供的多奇点涡旋光束的探测方法，完成了密钥分发相关工作。
具体的，光束产生器1用于生成所需要的涡旋激光束，具备激光器11、半波片12、液晶空间光13调制器和透镜组14：所述激光器11，用作基模高斯光束的光源；所述半波片12，置于激光器11后方的光路，用于调整基模高斯光束光源的偏振方向为水平线偏振方向；所述液晶空间光13调制器，置于半波片12后方的激光光路中，用于加载一系列计算机产生的全息光栅，将入射的水平线偏激光光束调制成对应的涡旋光束；所述透镜组14，置于液晶空间光13调制器的后方激光光路中，由两个凸透镜组成光学4-f系统，将目标涡旋光束置于接收器2前。接收器2置于透镜组14后方光路，用于采集多奇点涡旋光束的强度信息，具备面阵探测器22和一维可调位移台21：所述面阵探测器22置于光学4-f系统的第二个透镜的后焦面位置处，用于接收目标涡旋光束的第一次强度信息；所述一维可调位移台21置于面阵探测器22的下方，用于控制面阵探测器22从透镜的后焦面向后移动，以供面阵探测器22采集第二次涡旋光束的强度信息。所述计算机设备用于构建人工神经网络，并对其输入大量的涡旋光束强度信息训练，完成训练的人工神经网络可用于多奇点涡旋光束的相位测量任务，以及用于密钥信息的编码解码过程。
下面结合附图4，简要介绍本发明密钥分发系统设计原理，本发明实施例提供的密钥分发系统它包括将密钥信息编码进相位、从相位结构解码出密钥信息两个过程。本发明的密钥分发系统的核心在于只有多人共同协作才能重建出整个加密信息，编码过程包括将一个密钥信息S分成n份P1，P2，...，Pn，密钥信息S为一个m位二进制数，那么每一份也都是一个m位二进制数，前n-1份的m位二进制数随机取值，最后一个二进制数Pn则必须是S⊕P1⊕P2⊕...⊕Pn-1，其中⊕表示逐位异或计算步骤，接着将每一份二进制数编码进多奇点的SU(2)涡旋光束中的相位结构中。其中，为了使信息保密程度更高，参与密钥分享的每位成员并不是直接得到一个m位二进制数，而是得到其对应的SU(2)涡旋光束的两张强度图。本发明的涡旋光束相位测量工具由一位绝对诚实的“主席”持有，欲重建出密钥信息，则首先需要所有成员诚实地取出各自获得的强度信息，然后通过“主席”持有的人工神经网络相位测量工具，输出每一份的相位信息，然后解码出各自的m位二进制数，接着全部成员对这些m位二进制数取逐位异或计算，最终重构出密钥信息S。
下面结合各个优选实施例，简要介绍本发明实施例多奇点涡旋光束的探测方法和密钥分发系统。需要说明的是，本发明实施例使用的多奇点涡旋光束可以但不限于为具有高维度复杂拓扑信息的SU(2)涡旋激光束。
在本实施例中，重点关注了具有高维度复杂拓扑信息的SU(2)涡旋激光束，它是一类由多参数控制的多奇点涡旋光束，研究表明，它是多个拉盖尔-高斯模式按照SU(2)相干态的方式叠加而成，拥有大轨道角动量、多奇点、花瓣状强度分布和螺旋传播轨迹的特点。每一个SU(2)涡旋光束可以由三个参数(Q,n0,M)代表，其中Q体现振幅的旋转对称性，n0表示中心的轨道角动量，而M体现了局部的每个分支的轨道角动量。附图5中实验记录的SU(2)涡旋光束的参数分别为(3，6，3)、(4，8,6)、(5，2，9)、(6，10，4)，采集到的两个强度信息之间的距离为10mm。此外，在将强度信息输入人工神经网络之前，其被裁剪、缩放为256×256的尺寸，人工神经网络的相位输出也为256×256的尺寸。在附图2中，基于两张强度信息，人工神经网络的相位输出如最右侧一列所示。从重建相位与目标相位的对比图可以看出，人工神经网络测得的相位输出十分真实准确，体现了本系统的简洁性和可靠性。事实上，这里仅仅展示了四组光束的结果，更多的SU(2)涡旋光束的相位测量结果也能体现准确性，通过统计测试数据集的相位结构，400个不同的SU(2)模式的相位准确率达到了93％。
进一步的，基于SU(2)相位编码的四成员光学密钥分发系统应用如下：
在本实施例中，通过将密钥信息编码至四种SU(2)涡旋光束，并通过本相位测量系统重构加密信息，实现四成员共同协作的光学密钥分发系统。如附图6所示，密钥信息设定为八位二进制数01110110，接着随机产生了三位成员的密钥部分为：11010100、10011011、11111100，那么第四位参与成员的密钥信息为：11000101。数字化密钥信息和SU(2)涡旋光束参数的对应关系如下：Q取3，4，5，6时分别对应前两位二进制数00，01，10，11；n0取1，2，...，8时分别对应中间三位二进制数000，001，...，111；M取1，2，...，8时分别对应最后三位二进制数000，001，...，111。在本实施例中，第一位成员最终得到的密钥部分为SU(2)涡旋模式(Q，n0，M)＝(6，3，5)的两张强度图I1和I2，类似地，后三名成员得到的为涡旋模式(Q，n0，M)＝(5，4，4)、(6，8，5)、(6，1，6)的强度图。在密钥重建步骤中，四名成员分别需要拿出自己的强度信息，经由绝对诚实的“主席”所持有的人工神经网络相位测量系统，得到各自SU(2)光束的相位结构，再根据上述的参数对应关系解码出各自的八位二进制密钥信息，四位成员再将这些数字化信息取逐位异或计算结果，进而重构出密钥01110110。
需要说明的是，上述实施例中四成员光学密钥分发系统，并非限制成员的数量，而只是为了便于说明而选取的一定数量的成员。实际应用中，成员的数量可以基于实际需求进行调节。
值得注意的是，在实际的应用中，本发明允许对上述SU(2)涡旋光束进行模式扩展，以编码更加复杂的密钥信息。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种密钥分发系统，其特征在于，所述密钥分发系统包括：光束产生器、接收器和解码设备；
所述光束产生器，用于发射通过自身相位携带有密钥信息的多奇点涡旋光束；
所述接收器，用于获取所述多奇点涡旋光束的强度分布信息；
所述解码设备与所述接收器通信连接，用于获取所述强度分布信息，基于预设的多奇点涡旋光束的探测过程，获取所述多奇点涡旋光束的相位信息，并基于所述相位信息获取密钥信息；
所述密钥信息通过密钥分发系统进行分发，所述密钥分发系统将密钥信息编码进相位再从相位结构解码出密钥信息；所述密钥分发系统的核心在于只有多人共同协作才能重建出整个加密信息，编码过程包括将一个密钥信息S分成n份P1，P2，...，Pn，密钥信息S为一个m位二进制数，那么每一份也都是一个m位二进制数，前n-1份的m位二进制数随机取值，最后一个二进制数Pn则是其中/>表示逐位异或计算步骤，接着将每一份二进制数编码进多奇点的SU(2)涡旋光束中的相位结构中；其中，为了使信息保密程度更高，参与密钥分享的每位成员并不是直接得到一个m位二进制数，而是得到其对应的SU(2)涡旋光束的两张强度图；涡旋光束相位测量工具由一位主席持有，若要重建出密钥信息，则首先需要所有成员诚实地取出各自获得的强度信息，然后通过主席持有的相位信息确定模型，输出每一份的相位信息，然后解码出各自的m位二进制数，接着全部成员对这些m位二进制数取逐位异或计算，最终重构出密钥信息S；
其中，多奇点涡旋光束的探测的过程为：获取强度分布信息；所述强度分布信息包括多奇点涡旋光束传播过程中在两个预设平面处的强度分布；所述预设平面垂直于所述多奇点涡旋光束的传播方向；两个所述预设平面相距预设距离；
将所述强度分布信息输入至相位信息确定模型，得到多奇点涡旋光束的相位信息；
所述相位信息确定模型是基于预设数量的样本强度分布信息和所述样本强度分布信息对应的相位信息标签，对预设的人工神经网络训练得到的。
2.根据权利要求1所述的密钥分发系统，其特征在于，所述相位信息包括：振幅的旋转对称性、中心的轨道角动量和局部的每个分支的轨道角动量。
3.根据权利要求1所述的密钥分发系统，其特征在于，所述人工神经网络包括：生成器和判别器；
训练所述人工神经网络的过程包括：
所述生成器基于所述样本强度分布信息生成所述样本强度分布信息对应的预测相位；
所述判别器基于所述相位信息标签判断所述生成器生成的预测相位的生成质量；
所述生成器基于所述判别器的判断结果，调整内部神经网络，直至生成的预测相位满足第一预设要求；
所述判别器根据所述生成器的输出来调整自身内部神经网络，直至满足第二预设要求。
4.根据权利要求1所述的密钥分发系统，其特征在于，所述光束产生器具体用于将所述密钥信息分为多个子密钥，将所述子密钥一一对应的编码进入多奇点涡旋光束的相位结构中，发射各个携带有子密钥的多奇点涡旋光束；
所述接收器用于获取各个所述多奇点涡旋光束的强度分布信息；
所述解码设备具体用于获取所述强度分布信息，基于预设的多奇点涡旋光束的探测过程，获取各个所述多奇点涡旋光束的相位信息，并基于所述相位信息获取子密钥，基于所述子密钥确定密钥信息。
5.根据权利要求1所述的密钥分发系统，其特征在于，所述光束产生器包括：激光器、半波片、液晶空间光调制器和透镜组：
所述激光器，用作基模高斯光束的光源；
所述半波片，置于激光器后方的光路，用于调整所述基模高斯光束光源的偏振方向为水平线偏振方向；
所述液晶空间光调制器，置于半波片后方的激光光路中，用于加载全息光栅，将入射的水平线偏激光光束调制成携带有密钥信息的多奇点涡旋光束；
所述透镜组，置于液晶空间光调制器的后方激光光路中，用于将所述多奇点涡旋光束引导至所述接收器。
6.根据权利要求1所述的密钥分发系统，其特征在于，所述接收器包括：一维可调位移台和设置在所述一维可调位移台上的面阵探测器；
所述一维可调位移台用于控制所述面阵探测器移动至获取所述多奇点涡旋光束强度分布的位置；
所述面阵探测器用于在所述一维可调位移台的控制下移动至第一预设位置和第二预设位置，获取多奇点涡旋光束在两个预设平面处的强度分布。
7.根据权利要求4-6任一所述的密钥分发系统，其特征在于，所述解码设备为计算机设备。
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