CN113940016A

CN113940016A - 用于解复用和解调制在可变轨道角动量中复用的信号的方法和系统

Info

Publication number: CN113940016A
Application number: CN202080042742.4A
Authority: CN
Inventors: 马可·波坦察; 布鲁诺·帕罗利; 米尔科·思亚诺
Original assignee: Universita degli Studi di Milano
Current assignee: Universita degli Studi di Milano
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2022-01-14
Also published as: IT201900005706A1; WO2020208570A1; JP2022528208A; CN113875171A; EP3954065A1; WO2020208485A1; JP2022528207A; US20220190916A1; US11956014B2; EP3954064A1; US20220190915A1

Abstract

描述了一种用于解复用和解调制(特别是，“局部”解复用和解调制)振幅调制信号的方法，该振幅调制信号借助于轨道角动量复用来分组。该方法涉及基于由位于干涉测量结构40的下游的束检测器检测到的相位差值ΔP_ab和ΔR，解复用和解调制在第一调制束Fm1和至少一个第二调制束Fm2中的每一者上调制的信息a(t)、b(t)，携带调制信道的电磁束的两个部分被提供至干涉测量结构作为在轨道角动量变量中复用的输入。还描述了相应的系统100，该系统用于解复用和解调制振幅调制信号、能够实施上述的方法。

Description

用于解复用和解调制在可变轨道角动量中复用的信号的方法和系统

本发明的技术背景

技术领域

本发明总体上涉及具有束的轨道角动量检测的电磁束(特别是光束/激光束和微波束)的发射和接收的技术领域，以及涉及基于电磁束(特别是光束/激光束和微波束)、轨道角动量调制和/或轨道角动量复用的远程通讯的领域。

本发明尤其涉及在轨道角动量变量中复用的信号(即，轨道角动量复用的信号)的解复用和解调制。

背景技术

电磁束(特别是激光束和微波束)的传播理论最近已经证明存在轨道角动量(Orbital Angular Momentum)。

从传统的角度来看，轨道角动量是与束传播的不同横向模式相关的概念。

这也可以被认为是以下事实的说明，即轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)波的传播前部不是简单的平面，而是具有可以由螺旋面表示的演变。

换句话说，坡印廷矢量(Poynting vector)以及波矢量(wave vector)不再简单地平行于传播方向，而是围绕传播方向扭曲。

从量子的角度来看，轨道角动量是通过与自旋不同的另一个量子数进行处理。

最近，具有不同于0的轨道角动量以及能够取不同值的束也得到了实验性地证明。

当检测器仅由辐射束的有限部分照射时，即使离奇点很遥远，“轨道角动量”变量归因于其上述特征而特别难以被检测和表征。事实上，没有可靠的系统和方法允许检测电磁束的轨道角动量，例如，借助于局部测量接收的激光，即使离奇点很遥远，也只有束的有限部分入射到检测器。

另一方面，由于包括例如束的表征和用于远程通讯目的的角动量变量的利用的各种原因，感觉需要检测接收到的束的轨道角动量。

这种需求目前无法由通过局部测量的已知技术方案来满足。

申请人还意识到有希望利用轨道角动量变量作为附加自由度的可能性，这对于调制信号和复用信号都是有利的。

然而，考虑到的技术领域中的背景技术并未基于轨道角动量复用和/或调制提供可靠的远程通讯的解决方案。因此，感到特别需要这种解决方案。

此外，在远程通讯应用的重要领域中，感到需要能够有效地解调制和解复用在两个或更多个振幅-调制的和角动量复用的电磁束上发射的多个信号的方法和系统。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种用于解复用和解调制振幅调制信号(amplitude-modulated signal)的方法，该振幅调制信号借助于在轨道角动量变量(orbital angular momentum variable)中复用来分组，例如以允许至少部分地消除上文参考的现有技术所所说的缺点，并且以满足在所考虑的技术领域中特别感到的上述需求。

这种目的通过根据权利要求1的方法来实现。

这种方法的进一步的实施方式通过权利要求2-17来限定。

本发明还涉及一种用于解复用和解调制振幅调制信号的系统，该振幅调制信号借助于在轨道角动量变量中复用来分组，该系统能够执行上述的方法。这种系统限定在权利要求18-23中。

附图说明

根据本发明的上述方法和系统的进一步特征和优点将从以下优选实施方式的描述中变得明显，该优选实施方式参考附图以指示性的和非限制性的示例的方式给出，其中：

-图1示出了根据本发明的用于发射和接收电磁辐射束的系统的实施方式的发射部分的简化图；这样的图1同时示出了相应方法的某些步骤；

-图2示出了根据本发明的用于发射和接收电磁辐射束的系统的实施方式的接收部分的简化图；这样的图2同时示出了相应方法的某些其他步骤；

-图3示出了根据本发明的远程通讯的系统的实施方式的发射部分的简化图；这样的图3同时示出了相应方法的某些步骤；

-图4示出了根据本发明的远程通讯的系统的实施方式的接收部分的简化图；这样的图4同时示出了相应方法的某些其他步骤；

-图5示出了根据本发明的系统的实施方式，包括相关器；

-图6描述了系统图示中使用的某些几何量；

-图7描绘了根据本发明的实施方式的用于解复用和解调制信号的系统；

-图8和图9描绘了根据本发明的两个相应的另外实施方式的用于解复用和解调制信号的系统。

具体实施方式

参考图1至图6，描述了一种用于发射和接收电磁辐射束的方法，该方法适合于确定接收到的电磁辐射束的轨道角动量。

该方法首先包括产生至少一个主电磁辐射束F1的步骤，以及产生参考电磁辐射束F0的步骤，该主电磁辐射束由第一轨道角动量L₁、在第一频带中的第一谱和第一束曲率半径表征，该参考电磁辐射束F0由第二轨道角动量L₀、在与上述第一频带不同的第二频带中的第二谱、以及与上述第一束曲率半径基本上一致的第二束曲率半径表征。

需要注意的是，上述基于第一轨道角动量L₁和第二轨道角动量L₀的表征也可以相应地按照拓扑电荷(l₁，l₀)来描述，因为角动量L和拓扑电荷l通过以下关系相关联：

L＝(l*h)/2π(其中，h是普朗克常数)。

因此，该方法包括产生复合电磁辐射束Q1，该复合电磁辐射束包含上述至少一个主束F1和参考束F0的叠加，并且发射由此产生的复合电磁辐射束Q1。

该方法还包括借助于位于第一位置中的第一束检测器1来接收上述复合电磁辐射束Q1以产生第一复合束电信号D1的步骤，该第一复合束电信号D1代表在这样的第一位置中复合束的电场、和/或磁场、和/或电磁辐射的强度；以及借助于位于相对于上述第一位置的第二不同位置中的第二束检测器2来接收上述复合电磁辐射束Q1以产生第二复合束电信号D2的步骤，该第二复合束电信号D2代表在这样的第二位置中复合束的电场、和/或磁场、和/或接收到的电磁辐射的强度。

该方法还包括以下步骤：执行第一复合束电信号D1的频率鉴别以得到第一主束电信号P1和第一参考束电信号R1，该第一主束电信号P1代表在所述第一位置中归因于主束的电场、和/或磁场、和/或强度，该第一参考束电信号R1代表在第一位置中归因于参考束的电场、和/或磁场、和/或强度；以及执行第二复合束电信号D2的频率鉴别以得到第二主束电信号P2和第二参考束电信号R2，该第二主束电信号P2代表在第二位置中归因于主束的电场、和/或磁场、和/或强度，该第二参考束电信号R2为在第二位置中归因于参考束的电场、和/或磁场、和/或强度。

最终，该方法包含基于上述第一主束电信号P1、第二主束电信号P2、第一参考束电信号R1和第二参考束电信号R2来确定主电磁辐射束的轨道角动量L₁和/或归因于主束轨道角动量L₁的主电磁辐射束的空间相位变量。

根据该方法的一实施方式，确定步骤包括：确定第一相位差值ΔP，该第一相位差值ΔP对应于第一主束电信号P1的相位与第二主束电信号P2的相位之间的差；进而，确定第二相位差值ΔR，该第二相位差值ΔR对应与第一参考束电信号R1的相位与第二参考束电信号R2的相位之间的差；然后，从第一相位差值ΔP除以第一波数k中减去第二相位差值ΔR除以第二波数k'以得到差值(Q2＝ΔP/k-ΔR/k')，上述差值与上述第一检测器与第二检测器之间的位置倾斜度条件无关，而是由两个检测器相对于束传播的相对位置导出的，所述差值与由于经发射的复合束在接收前受到的干扰而引起的相位变量无关；并且然后基于上述得到的差值(Q2＝ΔP/k–ΔR/k')确定主电磁辐射束的轨道角动量。

第一波数k为对应于主束的波数、被定义为k＝2π/λ，λ为属于上述第一频带的上述主束的波长。第二波数k'为对应于参考束的波数、被定义为k'＝2π/λ'，λ'为属于上述第二频带的上述参考束的波长。

“位置倾斜度(positional inclination)”(或位置倾斜“positional tilt”)的定义为指示连接两个检测器的直线与该直线在与束传播轴线正交的平面上的(正交)投影之间形成的角度。

根据具体实施示例，确定主电磁辐射束的轨道角动量的步骤包括基于下式确定主电磁辐射束的轨道角动量：

ΔP/k–ΔR/k'∝(L₁/k-L₀/k')(θ₂-θ₁)

其中，θ₁为在与包含第一检测器的复合束传播矢量正交的平面上测得的第一检测器的角位置；θ₂为在与包含第二检测器的复合束传播矢量正交的平面上测得的第二检测器的角位置；∝指示成比例的。

根据一实施选项，确定第一相位差值ΔP的步骤包括借助于第一相位比较器3将第一主束电信号P1的相位与第二主束电信号P2的相位进行比较；确定第二相位差值ΔR的步骤包括借助于第二相位比较器4将第一参考束电信号R1的相位与第二参考束电信号R2的相位进行比较。

根据另一实施选项，确定第一相位差值ΔP的步骤包括在第一主束电信号P1与第二主束电信号P2之间执行相关运算(correlation operation)；并且确定第二相位差值ΔR的步骤包括在第一参考束电信号R1与第二参考束电信号R2之间执行相关运算。

根据该方法的实施方式，参考束的轨道角动量始终是已知的。

根据一实施选项，参考束的轨道角动量取常数值L₀＝0。

根据该方法的一实施方式，第一检测器1的第一位置和第二检测器2的第二位置是固定且恒定的，并且与束的奇点(singularity point)的位置不同。

根据该方法的另一实施方式，第一检测器1的第一位置和/或第二检测器2的第二位置是可移动的，并且在上述第一位置与第二位置之间的相互关系(reciprocalrelationship)始终是已知的。

根据一实施选项，第二频带基本上是单频的(monochromatic)。

根据一特定的实施选项，第二频带与第一频带相邻。

根据该方法的可能实施方式，执行第一复合束电信号或第二复合束电信号的频率鉴别的步骤包括执行频率过滤，或者借助于外差技术或其他频率分离方法来执行频率分离。

根据该方法的一实施方式，至少一个主电磁辐射束是未调制的。

根据该方法的其他实施方式，至少一个主电磁辐射束是振幅-调制的，和/或相位-调制的，和/或频率-调制的，和/或轨道角动量-调制的。

根据该方法的一实施方式，前面提到的所有发射的和接收到的电磁束都是光束和/或激光束。

在下文中，利用相关的物理数学分析给出了该方法的具体实施示例。

在以下描述以及在图1和图2中，为简单起见，不同信号所在的点(第一复合束电信号D1、第二复合束电信号D2、第一主束电信号P1、第一参考束电信号R1、第二主束电信号P2、第二参考束电信号)被指代为与各自信号相同的名称。

正如已经观察到的，复合束Q1由至少一个具有轨道角动量L＝L₁(除0外)的束(本文中定义为主束F1)叠加在角动量L＝L₀的束(本文中定义为参考束F0)上产生。

主束可以是调制的或未调制的。参考束具有不与主束的频带重叠的频带。参考束的频带优选地是准单频的并且与主束的频带相邻。参考束基本上具有与主束相同的曲率和相同的传播矢量。参考束优选具有的拓扑电荷l₀＝0，这也意味着轨道角动量L₀＝0。

由具有轨道角动量L₁的主束产生的空间相位差的识别是通过在空间中除了涡旋的奇点的点以外的任意位置使用两个检测器得到的。

众所周知，“涡旋的奇点(singularity of vortex)”的表述是指涡旋中的点，在该点处电磁场的结果被减小到零并且在该点处不能确定场的相位。

在主束未调制的情况下，在第一检测器1上的电场E₁或者相关信号(在图2中指示为D1)可以由以下解析式代表：

其中，t为时间，A₁和B₁为非零的任意振幅，l₁为主束的拓扑电荷，l₀为参考束的拓扑电荷，θ₁为在与包含第一检测器1的复合束传播矢量正交的平面上测得的检测器的角位置，

和

是归因于位置倾斜度的任意相位，以及

和

为归因于传播波前的干扰的任意相位。

同样地，在第二检测器2上的电场E2或者相关信号(图2中指示为D2)可以用以下解析式代表：

其中，t为时间，A₂和B₂为非零的任意振幅，l₁为主束的拓扑电荷，l₀为参考束的拓扑电荷，θ₂为在与包含检测器2的复合束传播矢量正交的平面上测得的检测器2的角位置，

和

为归因于位置倾斜度的任意相位，以及

和

为归因于传播波前的干扰的任意相位。

作为以上定义的几何量的进一步说明，图6借助于点划线示出了由前面已经描述的复合束产生系统(在图6中用附图标记30指示)产生的复合束Q1的传播轴线z。图6还指出了与传播轴线z正交的平面xy，两个检测器1和2各自的位置矢量

和

以及两个检测器各自的上述角位置θ₁和θ₂。

场或相关信号借助于各种可能的技术(这些技术本身是已知的)在频率上分离，以便在R1和R2中仅具有参考束的频带中的场或相关信号，而在P1和P2中仅具有主束的频带中的场或相关信号。

因此可以得到以下解析表达式：

在R1中：

在R2中：

在P1中：

在P2中：

第二相位比较器4提供与场以及R1与R2之间的相关信号的相位差成比例的量：

第一相位比较器3提供与场以及P1与P2之间的相关信号的相位差成比例的量：

因为主束具有基本上等于参考束曲率的曲率、以及基本上与参考束传播方向一致的传播方向，因此与倾斜度(倾斜)相关的相位差具有极好的近似性：

因为归因于传播的畸变现象对于主束和参考束(叠加在复合束中发射)而言是非常相似的，因此与畸变相关的相位差具有极好的近似性：

此外，可以选择两个相位比较器的比例常数、以使相位差一致。

基于以上情况，信号Q2提供了与差值成正比的量：

正如所希望的，这样的量与位置倾斜度和归因于传播的干扰无关。

一旦测量了Q2的值(即，ΔP/k–ΔR/k')，在θ₁、θ₂、k、k'和l₀(参考束的拓扑电荷，可以初始地设置)的值是已知的情况下，则主束的拓扑电荷值l₁由上述式很容易得到，因此也可以得到主束的轨道角动量L₁，请记住：

L＝(l*h)/2π。

如果主束是相位调制的，则R1、R2、P1、P2点处的等式变为：

在R1中：

在R2中：

在P1中：

在P2中：

其中，δ(t)为归因于在第一检测器和第二检测器上同样地检测到的相位调制的时变相位项。因为相位项δ(t)在第二相位比较器2的输出处进行补偿，还得到以下结果：

如果主束是频率-调制的，则R1、R2、P1、P2点处的等式变为：

在R1中：

在R2中：

在P1中：

在P2中：

其中，m(τ)为随时间变化的调制信号，以及k_f是常数。由于该项

在第二相位比较器的输出处进行补偿，仍然将得到以下结果：

现在将描述一种方法，该方法也包括在本发明中，该方法用于执行根据任何已知调制技术调制的、并借助于轨道角动量变量复用进行分组的信号的远程通讯。

这种方法包括：产生由第一轨道角动量L₁表征的第一电磁辐射束F1的步骤，以及产生由至少一个相应的第二轨道角动量L₂表征的至少一个第二电磁辐射束F2的步骤。第一电磁辐射束F1和至少一个第二电磁辐射束F2在相同的第一频带中具有各自的谱，并且还具有与第一束曲率半径值基本上一致各自的曲率半径。

然后，该方法包含：借助于任何调制技术在第一电磁辐射束F1上调制待发射的第一条信息(由第一调制函数a(t)代表)，以获得第一调制束Fm1；进而，借助于任何调制技术在至少一个第二电磁辐射束F2上调制至少一个待发射的第二信息(由第二调制函数b(t)代表)，以获得第二调制束Fm2；然后，产生参考电磁辐射束F0，该参考电磁辐射束由第二轨道角动量L₀、在不同于上述第一频带的第二频带中的第二谱、以及第二束曲率半径表征，第二束曲率半径具有与上述第一束曲率半径值基本上一致的值。

然后，该方法包括：叠加和/或组合上述参考束F0、第一调制束Fm1和第二调制束Fm2以产生复合电磁辐射束Q1的步骤，该复合电磁辐射束Q1包含参考束F0和主束的叠加，进而包含上述第一调制束Fm1和至少一个第二调制束Fm2的叠加。

然后，该方法包括发射所产生的复合电磁辐射束Q1的步骤。

然后，该方法包括：借助于位于第一位置的第一束检测器1来接收上述复合电磁辐射束，以产生第一复合束电信号D1，该第一复合束电信号代表在上述第一位置中复合束的电场、和/或磁场、和/或电磁辐射的强度；以及借助于位于相对于第一位置的第二不同位置的第二束检测器来接收上述复合电磁辐射束，以产生第二复合束电信号D2，该第二复合束电信号D2代表在所述第二位置中复合束的电场、和/或磁场、和/或接收到的电磁辐射的强度。

该方法还包括：执行第一复合束电信号D1的频率鉴别以得到第一主束电信号P1和第一参考束电信号R1的步骤，该第一主束电信号P1代表在第一位置中归因于主束的电场、和/或磁场、和/或强度，该第一参考束电信号R1代表在第一位置中归因于参考束的电场、和/或磁场、和/或强度；以及执行第二复合束电信号D2的频率鉴别以得到第二主束电信号P2和第二参考束电信号R2的步骤，该第二主束电信号P2代表在第二位置中归因于主束的电场、和/或磁场、和/或强度，该第二参考束电信号R2代表在第二位置中归因于参考束的电场、和/或磁场、和/或强度。

该方法还包含：确定第一主束电信号P1的相位与第二主束电信号P2的相位；更进一步地，确定第一参考束电信号R1的相位与第二参考束电信号R2的相位；然后，确定第一相位差值ΔP_ab，该第一相位差值ΔP_ab对应于第一主束电信号P1的相位与第二主束电信号P2的相位之间的差，其中这样的第一相位差值ΔP_ab取决于第一调制函数a(t)和第二调制函数b(t)的取值；更进一步地，确定第二相位差值ΔR，该第二相位差值ΔR对应于第一参考束电信号R1的相位与第二参考束电信号R2的相位之间的差。

然后，该方法包括：从第一相位差值ΔP_ab除以第一波数k中减去第二相位差值ΔR除以第二波数k'以得到差值(Q2＝ΔP_ab/k–ΔR/k')的步骤。第一波数k为对应于主束的波数、被定义为k＝2π/λ，λ为属于上述第一频带的上述主束的波长。第二波数k'为对应于参考束的波数、被定义为k'＝2π/λ'，λ'为属于上述第二频带的上述参考束的波长。

上述差值Q2代表第一调制函数a(t)和第二调制函数b(t)取值的组合，而与第一检测器1与第二检测器2之间的位置倾斜度条件无关、并且与由于经发射的复合光束在接收前受到的干扰而引起的相位变量无关。

最终，该方法包含：基于上述确定的差值(Q2＝ΔP_ab/k-ΔR/k')对第一调制束Fm1和至少一个调制束Fm2中的每一者上调制的信息进行解复用和解调制。

根据这种方法的实施方式，轨道角动量复用的调制束的数量大于2。

根据这种方法的一实施方式，第一电磁辐射束F1和至少一个第二电磁辐射束F2根据第一调制函数a(t)和至少一个第二调制函数b(t)的振幅进行数字化振幅调制。

在这种情况下，差值(Q2＝ΔP_ab/k-ΔR/k')可以取多个期望值，每个期望值代表第一调制函数a(t)和至少一个第二调制函数b(t)所取的数字振幅值的相应组合。

根据一实施选项，第一电磁辐射束F1和至少第二电磁辐射束F2以二进制的方式进行数字化振幅调制，并且第一调制函数a(t)和至少一个第二调制函数b(t)的振幅可以取逻辑值0或1。

在这种情况下，该方法还包括检测接收到的、对应于第一主束电信号P1或第二主束电信号P2的功率或强度Q3(借助于检测器16)的步骤，并且将接收到的功率或强度与最小阈值进行比较。

确定的差(Q2＝ΔP_ab/k-ΔR/k')可以取第一期望值(ΔP₁₀/k-ΔR/k')、或第二期望值(ΔP₀₁/k-ΔR/k')、或第三期望值(ΔP₁₁/k-ΔR/k')，该第一期望值取决于第一角动量(L₁)，该第二期望值取决于第二角动量(L₂)，该第三期望值取决于第一角动量和第二角动量的组合。

解调制、解复用和解调制该调制信息的步骤包括：如果确定的差(ΔP_ab/k-ΔR/k')取上述第一期望值(ΔP₁₀/k-ΔR/k')，则识别第一调制束Fm1携带对应于1的信息、并且第二调制束Fm2携带对应于0的信息；如果确定的差(ΔP_ab/k-ΔR/k')取上述第二期望值(ΔP₀₁/k-ΔR/k’)，则识别第一调制束Fm1携带对应于0的信息、并且第二调制束Fm2携带对应于1的信息；如果确定的差(ΔP_ab/k-ΔR/k')取上述第三期望值(ΔP₁₁/k-ΔR/k’)，则识别第一调制束Fm1携带对应于1的信息、并且第二调制束Fm2携带对应于1的信息；如果接收到的功率或强度Q3小于上述最小阈值，则识别第一调制束Fm1携带对应于0的信息、并且第二调制束Fm2携带对应于0的信息。

根据这种方法的另一实施方式，基于角动量对第一电磁辐射束F1和至少一个第二电磁辐射束F2进行数字化调制。在这种情况下，第一束F1的角动量可以基于第一调制函数a(t)取两个不同的离散值，并且至少一个第二束F2的角动量可以基于各自的至少一个第二调制函数b(t)取两个不同的离散值。

差值(Q2＝ΔP_ab/k-ΔR/k')可以取多个期望值，每个期望值代表第一调制函数a(t)和至少的第二调制函数b(t)所取的数字振幅值的相应组合。

根据一实施选项，第一调制函数a(t)和至少的第二调制函数b(t)的振幅可以取逻辑值0或1。

确定的差(ΔP_ab/k-ΔR/k')可以：当第一调制函数a(t)取值1且第二调制函数取值0时，取第一期望值(ΔP₁₀/k-ΔR/k')；或，当第一调制函数a(t)取值0且第二调制函数取值1时，取第二期望值(ΔP₀₁/k-ΔR/k')；或，当第一调制函数a(t)取值1且第二调制函数取值1时，取第三期望值(ΔP₁₁/k-ΔR/k')；或，当第一调制函数a(t)取值0且第二调制函数取值0时，取第四期望值(ΔP₀₀/k-ΔR/k')。

在这种情况下，对调制信息进行解调制、解复用和解调制的步骤包括：如果确定的差(ΔP_ab/k-ΔR/k')取第一期望值(ΔP₁₀/k-ΔR/k')，则识别第一调制束Fm1携带对应于1的信息、并且第二调制束Fm2携带对应于0的信息；如果确定的差(ΔP_ab/k-ΔR/k')取第二期望值(ΔP₀₁/k-ΔR/k’)，则识别第一调制束Fm1携带对应于0的信息、并且第二调制束Fm2携带对应于1的信息；如果确定的差(ΔP_ab/k-ΔR/k')取第三期望值(ΔP₁₁/k-ΔR/k’)，则识别第一调制束Fm1携带对应于1的信息、并且第二调制束Fm2携带对应于1的信息；如果确定的差(ΔP_ab/k-ΔR/k')取第四期望值(ΔP₀₀/k-ΔR/k’)，则识别第一调制束Fm1携带对应于0的信息、并且第二调制束Fm2携带对应于0的信息。

根据这种方法的实施方式，上面提到的发射的和接收的电磁束是光束和/或激光束。

下面给出了上述远程通讯的方法的、利用相关的物理-数学分析的具体实施示例。

在以下描述以及图3至图5中，为简单起见，不同信号(第一复合束电信号D1、第二复合束电信号D2、第一主束电信号P1、第一参考束电信号R1、第二主束电信号P2 f、第二参考束电信号R2)所在的点被指示为与各自信号相同的名称。

具有角动量L₁的第一束(此处定义为第一主束F1)和具有角动量L₂的第二束(此处定义为第二主束F2)被叠加在具有角动量L₀的参考束上，如图3所示。两个主束具有重合和/或重叠的频带、并且(在本文详述的示例中)是数字化振幅-调制的。此外，两个主束具有基本上一致的曲率。

电信号D1处的电场可由以下解析式描述：

其中，t为时间，A₁(t)和C₁(t)为随时间变化的主束的振幅，B₁为参考束的非零的任意振幅，l₁为第一主束的拓扑电荷，l₂为第二主束的拓扑电荷，l₀为参考束的拓扑电荷，θ₁为在与包含第一检测器1的复合束传播矢量正交的平面上测得的第一检测器的角位置，

和

为归因于位置倾斜度的任意相位，而

和

为归因于传播波前干扰的任意相位。

电信号D2处的电场可由以下解析式描述：

其中，t为时间，A₂(t)和C₂(t)为随时间变化的主束振幅，B₂为参考束的非零的任意振幅，l₁为第一主束的拓扑电荷，l₂为第二主束的拓扑电荷，l₀为参考束的拓扑电荷，θ₂为在与包含第二检测器2的复合束传播矢量正交的平面上测得的第二检测器的角位置，

和

为归因于位置倾斜度的任意相位，而

和

为归因于传播波前干扰的任意相位。

如前面已经观察到的，信号D1和D2借助于两个检测器测量，参考束与主束在频率上区别开来，因此使用下式得到了R1、R2、P1、P2中的信号：

-在R1中：

-在R2中：

-在P1中：

-在P2中：

在R1和R2中只有参考束，在P1和P2中有叠加的主束。

第二相位比较器4提供了与相位差成比例的量：

在数字调制中，振幅可以写为A₁＝A_1maxa(t)、A₂＝A_2maxa(t)、C₁＝C_1maxb(t)、C₂＝C_2maxb(t)，其中函数a(t)和b(t)取值0或1，这取决于分别在第一调制器和第二调制器中数字化调制的信息。

A_1max、C_1max为代表由第一检测器接收到的主束(分别为第一和第二)的场或信号的最大振幅；A_2max、C_2max为代表由第二检测器接收到的主束(分别为第一和第二)的场或信号的最大振幅。在发射器中，将主束的振幅设置为使它们相等是可能的，即：

A_1max＝C_1max，A_2max＝C_2max。

第一相位比较器3提供了与P1和P2中的场或信号之间的相位差成比例的量，该相位差取决于调制函数a(t)、b(t)的数字编码。

现在将考虑所有可能的组合。

当a(t)＝0且b(t)＝0时，主束的振幅相互抵消，因此相位差是不确定的。

当a(t)＝1且b(t)＝0时，仅存在具有角动量L₁的第一主束，因此适用与上面在单个主束的情况下已经描述的关系类似的关系：

当a(t)＝0且b(t)＝1时，仅存在具有角动量L₂的第二主束，因此适用与上面在单个主束的情况下已经描述的关系类似的关系：

当a(t)＝1且b(t)＝1时，都存在主束，因此以下关系成立：

基于上述关系，计算出调制信号的所有可能组合是可能的，以便消除归因于位置倾斜度和传播相关的波前畸变的相位任意性，类似于在单个主束的情况下所描述的。

总之，因此得到了以下关系。

当a(t)＝1且b(t)＝0时，得到以下结果：

当a(t)＝0且b(t)＝1时，得到以下结果：

当a(t)＝1且b(t)＝1时，考虑到主束也具有基本上一致的曲率，得到以下结果：

可以简单地由适当地选择参考束和两个主束的拓扑电荷l₀、l₁、l₂(即，各自的轨道角动量)来容易地区分上述量(ΔP₁₀/k–ΔR/k')、(ΔP₀₁/k-ΔR/k')、(ΔP₁₁/k-Δr/k')，即，设置为三种不同的预定义的已知值。因此，在接收时测量的这些量是可识别的、并且是施用于两个主束中的每一个的调制值0或1的说明。在这些量上编码的信息因此可以被解码，即，解调制和识别。

此外，有利地，使这些量与归因于位置倾斜度的相位差无关、并且与传播波前的畸变无关，这可以由于参考束的存在而消除(如上面已经注意到的)。

拓扑电荷值的选择的可能示例为：

l₀＝0，l₁＝0，l₂＝2。

其他组合显然是可检测的。

依然存在待识别的状态a(t)＝0、b(t)＝0，该状态的相位未确定(如上所示)。这种状态很容易识别，因为这是唯一的组合，在该组合中消除了两个主束接收到的场或信号的振幅。因此，当在点Q3处检测到的(借助于图4中所示的检测器16)信号的强度或功率低于预定义阈值时，确定性地识别状态a(t)＝0、b(t)＝0。或者，都可以监测第一复合束电信号D1和第二复合束电信号D2，以便识别两个信号都低于各自的预定义阈值的情况。

下面给出了上述基于轨道角动量调制的、利用相关的物理-数学分析的远程通讯的方法的具体实施示例。

角动量调制可以使用类似于已经为数字化振幅调制情况开发的参数来描述。

调制函数a(t)、b(t)取值0或1，这取决于分别在第一调制器和第二调制器中数字化调制的信息。这种调制函数根据所取的二进制值，即取决于由a(t)和b(t)取值的函数L₁和L₂，分别确定第一电磁辐射束和至少一个第二电磁辐射束的角动量的离散变量：

L₁＝L₁(a(t))，L₂＝L₂(b(t))

即，等效地参照拓扑电荷：l₁＝l₁(a(t))，l₂＝l₂(b(t))。

因此，存在于R1、R2、P1、P2中的信号可以表示为：

-在R1中：

-在R2中：

-在P1中：

-在P2中：

在R1和R2中仅存在参考束；在P1和P2中存在叠加的主束。

第二相位比较器4提供了与相位差成比例的量(如在一般情况下)：

考虑所有可能的组合，得到以下结果：

其中，组合由索引a、b以及函数a(t)、b(t)所取的相应值来确定。

然后，差ΔP_ab/k-ΔR/k'针对调制信号的所有可能组合、借助于下式来计算，以便消除归因于位置倾斜度和与传播相关的波前畸变的相位任意性：

可以选择拓扑电荷值l₀、l₁(0)、l₁(1)、l₂(0)、l₂(1)或各自相应的轨道角动量，使得相应的量(ΔP₀₀/k-ΔR/k')、(ΔP₀₁/k-ΔR/k')、(ΔP₁₀/k-ΔR/k')、(ΔP₁₁/k-ΔR/k')彼此不同而因此可识别，以允许解码(解调制)编码的(调制的)信息。

此外，上述量与归因于传播波前的位置倾斜度和畸变的相位差无关，这可以由于参考束的存在而消除。

拓扑电荷值选择的示例为l₀＝0、l₁(0)＝0、l₁(1)＝1、l₂(0)＝0、l₂(1)＝2，由此得出：

如可以看出的，上述四个量是不同的，因此可以被识别。

与上面报告的示例类似，其他的值分配显然是可能的。

应该注意的是，角动量调制在许多方面类似于振幅调制，图3和图4中所示的框图也适合于角动量调制，唯一明显的区别为调制器调制的是角动量而不是振幅。此外，在这种情况下，图4和图5的阈值检测器不是必需的。

参考图1和图2，现在描述用于发射和接收电磁辐射束的系统，该系统适合于确定接收到的电磁辐射束的轨道角动量。

这种系统包括用于产生主电磁辐射束F1的装置5、用于产生参考电磁辐射束F0的装置6、用于产生复合电磁辐射束Q1(如图1所示)的装置7和发射复合电磁辐射束Q1(如图1所示)的装置14、用于接收复合电磁辐射束的装置、第一束检测装置1、第二束检测装置2、第一频率鉴别装置8、第二频率鉴别装置9和用于确定轨道角动量的装置10(如图2所示)。

用于产生主电磁辐射束的装置5被配置为产生主电磁辐射束F1，该主电磁辐射束F1由第一轨道角动量L₁、第一频带中的第一谱和第一束曲率半径表征。

用于产生参考电磁辐射束的装置6被配置为产生参考电磁辐射束F0，该参考电磁辐射束F0由第二轨道角动量L₀、在不同于所述第一频带的第二频带中的第二谱、以及与所述第一束曲率半径基本上一致的第二束曲率半径表征。

用于产生复合电磁辐射束的装置7和发射复合电磁辐射束的装置14被配置为产生复合电磁辐射束Q1，该复合电磁辐射束包含上述主束F1和参考束F0的叠加、并用于发射这种产生的复合电磁辐射束Q1。

用于接收复合电磁辐射束的装置包括：位于第一位置中的第一束检测装置1，该第一束检测装置被配置为产生第一复合束电信号D1，该第一复合束电信号代表在第一位置中复合束的电场、和/或磁场、和/或电磁辐射的强度；以及位于第二位置中的第二束检测装置2，该第二束检测装置被配置为产生第二复合束电信号D2，该第二位置相对于上述第一位置是不同的，该第二复合束电信号代表在第二位置中复合束的电场、和/或磁场、和/或电磁辐射的强度。

第一频率鉴别装置8被配置为执行第一复合束电信号D1的频率鉴别以得到第一主束电信号P1以及第一参考束电信号R1，该第一主束电信号P1代表在第一位置中归因于主束的电场、和/或磁场、和/或强度，该第一参考束电信号R1代表在第一位置中归因于参考束的电场、和/或磁场、和/或强度。

第二频率鉴别装置9被配置为执行第二复合束电信号的频率鉴别以获得第二主束电信号P2和第二参考束电信号R2，该第二主束电信号P2代表在第二位置中归因于主束的电场、和/或磁场、和/或强度，该第二参考束电信号R2代表在第二位置中归因于参考束的电场、和/或磁场、和/或强度。

用于确定轨道角动量的装置10被配置为基于上述主束第一电信号P1、第二主束电信号P2、第一参考束电信号R1和第二参考束电信号R2来确定主电磁辐射束的轨道角动量L₁、和/或归因于主束轨道角动量L₁的主电磁辐射束的空间相位变量。

根据不同的实施选项，该系统被配置为执行根据上述任一实施方式的用于发射和接收电磁辐射束的方法。

根据该系统的一实施方式，用于产生主电磁辐射束的装置5和用于产生参考电磁辐射束的装置6包括一个或多个本身已知的电磁束源或发射器(例如，在实施选项中，激光)。

根据一实施选项，用于产生主电磁辐射束的装置5还包括振幅、和/或频率、和/或相位调制器50，和/或一个或多个角动量调制器50(例如，这种角动量调制器50可以是空间光调制器)。

根据该系统的一实施方式，用于产生复合电磁辐射束的装置7包括具有两个或更多个本身已知的输入和输出的电磁束组合器(例如，束组合器)。

根据该系统的一实施方式，第一束检测装置1包括适合于在第一束和第二束的频率下工作的一个或多个膜片(光学开口)、或天线、或一组天线、或任何其他本身已知的电磁束接收器。例如，用于发射电磁束的装置14包括一个或多个发射天线。

根据该系统的一实施方式，第二束检测装置2包括适合于在第一束和第二束的频率下工作的一个或多个膜片(光学开口)、或天线、或一组天线、或任何其他本身已知的电磁束接收器。

根据不同的实施方式，第一频率鉴别装置8和第二频率鉴别装置9可以包括本身已知的频率滤波器。

根据该系统的实施方式，用于确定轨道角动量的装置10包括：至少两个相位比较器3、4和至少一个处理器15，该用于确定轨道角动量的装置被配置为借助于处理(例如，根据前面所示的公式)、基于来自相位比较器的输出信号导出轨道角动量。

根据该系统的一实施方式，用于确定轨道角动量的装置10包括：至少两个相关器11、12和至少一个处理器15，该用于确定轨道角动量的装置被配置为借助于处理(例如，根据前面所示的公式)、基于来自相关器的输出信号导出轨道角动量。

参考图5，本文进一步提供了关于涉及相关器的使用的实施选项的进一步细节。

在这种情况下，代替使用提供了与相位差ΔP或ΔR成比例的值的相位比较器，使用了提供了与相位差cos(ΔP)或cos(ΔR)的余弦成比例的值的相关器。然后，相位差由反函数来确定：

ΔP＝arccos[cos(ΔP)]

ΔR＝arccos[cos(ΔR)]

相关性可以借助于P1和P2或R1和R2代表的场或信号的直积来确定。

可替代地，可以借助于通过测量在P1和P2处分别具有强度I_P1和I_P2的场之间、或者在R1和R2处分别具有强度为I_R1和I_R2的场之间的干涉平均强度的干涉来确定相关性，知道了：

cos(ΔP)＝(-I_P1-I_P2)/(2(I_P1I_P2)^1/2)

cos(ΔR)＝(-I_R1-I_R2)/(2(I_R1I_R2)^1/2)

根据上述系统的一实施方式，上面提及的发射和接收的电磁束是光束和/或激光束。

参考图3和图4，现在将描述用于根据任何已知的调制技术执行调制的、并且借助于轨道角动量变量复用进行分组的信号的远程通讯的系统。

这种系统包括用于产生电磁束的装置5、6，调制装置50，束组合和/或叠加装置7，发射装置14，束接收装置1、2、8、9，相位确定装置20和处理装置15。

用于产生电磁束的装置5、6被配置为产生由第一轨道角动量L₁表征的第一电磁辐射束F1，以及产生由至少一个相应的第二轨道角动量L₂表征的至少一个第二电磁辐射束F2。

第一电磁辐射束F1和至少一个第二电磁辐射束F2在相同的第一频带中具有各自的谱，并且还具有与第一束曲率半径值基本上一致的各自的曲率半径。

用于产生电磁束的装置5、6被进一步配置为产生参考电磁辐射束F0，该参考电磁辐射束F0由第二轨道角动量L₀、在不同于上述第一频带的第二频带中的第二谱、以及第二束曲率半径表征，第二束曲率半径具有与上述第一束曲率半径值基本上一致的值。

调制装置50被配置为借助于任何振幅、和/或相位、和/或频率调制技术在第一电磁辐射束F1上调制由第一调制函数a(t)代表的、待发射的第一条信息，以得到第一调制束Fm1；借助于任何振幅、和/或相位、和/或频率调制技术在至少一个第二电磁辐射束F2上调制由第二调制函数b(t)代表的、待发射的至少一个第二条信息，以得到第二调制束Fm2。

束组合和/或叠加装置7被配置为叠加和/或组合上述参考束F0、第一调制束Fm1和第二调制束Fm2，以产生复合电磁辐射束Q1，该复合电磁辐射束Q1包含参考束和主束的叠加，进而包含上述第一调制束Fm1和至少一个第二调制束Fm2的叠加。

发射装置14被配置为发射上述产生的复合电磁辐射束。

用于接收复合电磁辐射束的装置包括第一束检测装置1、第二束检测装置2、第一频率鉴别装置8、第二频率鉴别装置9。

第一束检测装置1位于第一位置中，并且被配置为产生第一复合束电信号D1，该第一复合束电信号代表在第一位置中复合束的电场、和/或磁场、和/或电磁辐射的强度。

第二束检测装置2位于相对于第一位置不同的第二位置中，并且被配置为产生第二复合束电信号D2，该第二复合束电信号代表在第二位置中复合束的电场、和/或磁场、和/或电磁辐射的强度。

第一频率鉴别装置8被配置为执行第一复合束电信号D1的频率鉴别以得到第一主束电信号P1以及第一参考束电信号R1，该第一主束电信号代表在第一位置中归因于主束的电场、和/或磁场、和/或强度，该第一参考束电信号代表在第一位置中归因于参考束的电场、和/或磁场、和/或强度。

第二频率鉴别装置9被配置为执行第二复合束电信号的频率鉴别以获得第二主束电信号P2和第二参考束电信号R2，该第二主束电信号代表在第二位置中归因于主束的电场、和/或磁场、和/或强度，该第二参考束电信号代表在第二位置中归因于参考束的电场、和/或磁场、和/或强度。

相位确定装置20被配置为确定第一主束电信号P1的相位与第二主束电信号P2的相位，并且还被配置为确定第一参考束电信号R1的相位与第二参考束电信号R2的相位。

相位确定装置20被进一步配置为确定对应于第一主束电信号P1的相位与第二主束电信号P2的相位之间的差的第一相位差值ΔP_ab，其中这样的第一相位差值ΔP_ab取决于第一调制函数a(t)和第二调制函数b(t)所取的值；更进一步地，确定对应于第一参考束电信号R1的相位与第二参考束电信号R2的相位之间的差的第二相位差值ΔR；更进一步地，从第一相位差值ΔP_ab除以波数k中减去第二相位差值ΔR除以波数k'，以得到差值Q2＝ΔP_ab/k–ΔR/k'。第一波数k为对应于主束的波数、被定义为k＝2π/λ，λ为属于上述第一频带的上述主束的波长。第二波数k'为对应于参考束的波数、被定义为k'＝2π/λ'，λ'为属于上述第二频带的上述参考束的波长。

上述差值Q2＝ΔP_ab/k-ΔR/k'代表第一调制函数a(t)和第二调制函数b(t)所取的值的组合，而与第一检测器1与第二检测器2之间的位置倾斜度条件无关、并且与由于经发射的复合束在接收前受到的干扰而引起的相位变量无关。

处理装置15被配置为基于前述确定的差值Q2＝ΔP_ab/k-ΔR/k'来解复用和解调制在第一调制束Fm1和至少一个第二调制束Fm2中的每一者上的调制信息。

根据不同的实施方式，该系统被配置为执行根据上述实施方式中的任一个的电磁辐射束远程通讯的方法。

根据系统的一实施方式，用于产生电磁束的装置5、6包括一个或多个本身已知的电磁束源或发射器(例如，在实施选项中，激光)。

根据系统的一实施方式，调制装置50包括本身已知的振幅、和/或频率、和/或相位、和/或角动量调制器。

根据系统的一实施方式，第一束检测装置1和第二束检测装置2包括各自适合于在第一束和第二束的频率下工作的一个或多个膜片(光学开口)、或者天线、或一组天线、或任何其他本身已知的电磁束接收器。

根据系统的一实施方式，第一频率鉴别装置8和第二频率鉴别装置9包括本身已知的频率滤波器。

根据系统的一实施方式，相位确定装置20包括至少两个本身已知的相位比较器3、4。

根据系统的一实施方式，第一频率鉴别装置和第二频率鉴别装置包括本身已知的相关器11、12。关于这样的相关器，同样的考虑也适合于上面参考用于发射和接收电磁束的系统。

根据系统的一实施方式，处理装置15包括一个或多个本身已知的处理器、以及相关软件。

参考图7至图9，下面将描述用于解复用和解调制振幅调制信号的方法，该振幅调制信号借助于在轨道角动量变量中复用来分组。

该方法适用于待解复用和解调制的信号包括复合电磁辐射束Q1的情况，该复合电磁辐射束Q1包含参考束F0和主束的叠加，进而包含第一调制束Fm1和至少一个第二调制束Fm2的叠加。

第一调制束Fm1是借助于任何振幅调制技术在第一电磁辐射束上通过调制第一条信息而得到的，该第一条信息由第一调制函数a(t)代表。

上述至少一个第二调制束Fm2是借助于任何振幅调制技术在至少一个相应的第二电磁辐射束(F2)上通过调制至少一个第二条信息而得到的，该第二条信息由第二调制函数b(t)代表。

上述第一电磁辐射束F1由第一轨道角动量L₁表征；前述至少一个第二电磁辐射束F2由相应的至少一个第二轨道角动量L₂表征，其中第一电磁辐射束F1和至少一个第二电磁辐射束F2都具有在相同的第一频带中相应的谱，并且还具有与第一束曲率半径值基本上一致的、相应的曲率半径。

上述参考电磁辐射束F0由第二轨道角动量L₀、在不同于第一频带的第二频带中的第二谱、以及第二束曲率半径表征，该第二束曲率半径表征具有与第一束曲率半径值基本上一致的值。

首先，该方法包括使上述复合电磁辐射束Q1通过两个开口Z1、Z2，以便在第一开口Z1的下游得到第一复合束部分Q1(x1)、以及在第二开口Z2的下游得到第二复合束部分Q1(x2)的步骤。

该方法还包含沿着干涉仪40的第一分支A发射第一复合束部分Q1(x1)，以及沿着干涉仪40的第二分支B发射第二复合束部分Q1(x2)。

然后，该方法包含借助于干涉仪的分束器41、沿着干涉仪的第三分支D叠加第一复合束部分Q1(x1)和第二复合束部分Q1(x2)，以得到相应的第三电磁束D，并且沿着干涉仪C的第四分支叠加第一复合束部分Q1(x1)和第二复合束部分Q1(x2)，以得到相应的第四电磁束C。

该方法还包括围绕第一频带执行第三电磁束D的频率鉴别，以便得到第三过滤电磁束F的步骤，其中已经抵消了源自于第一复合束部分Q1(x1)的参考束和第二复合束部分Q1(x2)的参考束的贡献，并且其中保留了源自于相应的第一调制束Fm1(x1)、Fm1(x2)和至少一个第二调制束Fm2(x1)、Fm2(x2)的分量。

然后，围绕参考束的第二频带执行第四电磁束C的频率鉴别，以便得到包括两个参考束F0(x1)、F0(x2)的叠加的第四过滤电磁束E，该两个参考束分别属于第一复合束部分Q1(x1)和第二复合束部分Q1(x2)。

该方法还包括：借助于第一束检测器1检测第三过滤电磁束F、以产生第一电信号V1，该第一电信号V1代表第三过滤电磁束F的电磁辐射的强度；以及在第一束检测器1处，基于所述第一电信号V1，确定在源自于第一复合束过滤部分Fm1(x1)、Fm2(x1)的第三过滤电磁束的分量与源自于第二复合束过滤部分Fm1(x2)、Fm2(x2)的第三电磁束的分量之间的第一相位差值ΔP_ab，其中上述第一相位差值ΔP_ab取决于第一调制函数a(t)和第二调制函数b(t)所取的值。

该方法还包括：借助于第二束检测器2检测上述第四过滤电磁束E、以产生第二电信号V2，该第二电信号V2代表第四过滤电磁束E的电磁辐射的强度；以及在第二束检测器2处，基于上述第二电信号V2，确定属于第一复合束部分Q1(x1)和第二复合束部分Q1(x2)的两个参考束F0(x1)、F0(x2)之间的第二相位差值ΔR。

最后，该方法提供了基于所述第一相位差值ΔP_ab和第二相位差值ΔR，解复用和解调制在第一调制束Fm1和至少一个第二调制束Fm2中的每一者上调制的信息a(t)、b(t)的步骤。

应该注意的是，在这种方法中执行的解调制和调制有利地是“局部”调制和解复用，从这个意义上说，它们是基于甚至仅检测有限的，即“局部”的电磁束部分，而不需要检测束的整个波前。

根据该方法的一实施方式，上述解复用和解调制的步骤包括：从第一相位差值ΔP_ab除以第一波数k减去第二相位差值ΔR除以第二波数k’，以得到差值Q2＝ΔP_ab/k–ΔR/k'；然后，基于这样确定的差值Q2＝ΔP_ab/k–ΔR/k'，解复用和解调制在第一调制束Fm1和至少一个第二调制束Fm2中的每一者上的调制信息。

第一波数k为对应于主束的波数、被定义为k＝2π/λ，λ为主束的波长，并且第二波数k'为对应于参考束的波数、被定义为k'＝2π/λ'，λ'为参考束的波长。

上述差值Q2＝ΔP_ab/k-ΔR/k'代表第一调制函数a(t)和第二调制函数b(t)所取的值的组合，而与第一检测器与第二检测器之间的位置倾斜度条件无关、并且与由于经发射的复合束在接收前受到的干扰而引起的相位变量无关。

根据该方法的一实施选项，第一电磁辐射束F1和至少一个第二电磁辐射束F2根据第一调制函数a(t)和至少一个第二调制函数b(t)的振幅进行数字化振幅调制。

差值Q2＝ΔP_ab/k-ΔR/k'可以取多个期望值，每个期望值代表由第一调制函数a(t)和至少一个第二调制函数b(t)所取的数字振幅值的各自组合。

根据该方法的一实施选项，第一电磁辐射束F1和至少一个第二电磁辐射束F2以二进制的方式进行数字化振幅调制，并且第一调制函数a(t)和至少一个第二调制函数b(t)的振幅可以取逻辑值0或1。

在这种情况下，该方法还包括检测第三过滤电磁束F的接收到的功率或强度、并且将接收到的功率或强度与最小阈值进行比较的步骤，该接收到的功率或强度对应于由第一束检测器1检测的第一电信号V1。

确定的差(Q2＝ΔP_ab/k-ΔR/k')可以取第一期望值(ΔP₁₀/k-ΔR/k')、或第二期望值(ΔP₀₁/k-ΔR/k')、或第三期望值(ΔP₁₁/k-ΔR/k')，该第一期望值取决于第一轨道角动量(L₁)，该第二期望值取决于第二轨道角动量(L₂)，该第三期望值取决于第一角动量和第二角动量的组合。

在这种情况下，解复用和解调制该调制信息的步骤包括：

-如果确定的差(ΔP_ab/k–ΔR/k')取上述第一期望值(ΔP₁₀/k–ΔR/k')，则识别所述第一调制束Fm1携带对应于1的信息、并且所述第二调制束Fm2携带对应于0的信息；

-如果确定的差(ΔP_ab/k–ΔR/k')取上述第二期望值(ΔP₀₁/k–ΔR/k')，则识别所述第一调制束Fm1携带对应于0的信息、并且所述第二调制束Fm2携带对应于1的信息；

-如果确定的差(ΔP_ab/k–ΔR/k')取上述第三期望值(ΔP₁₁/k–ΔR/k')，则识别所述第一调制束Fm1携带对应于1的信息、并且所述第二调制束Fm2携带对应于1的信息；

-如果第三过滤电磁束的、接收到的功率或强度低于上述最小阈值，则识别所述第一调制束Fm1携带对应于0的信息、并且所述第二调制束Fm2携带对应于0的信息。

根据该方法的另一实施方式，第一相位差值ΔP_ab取决于与相应干涉图案相关联的第三过滤电磁束F的平均强度Im1，并且上述第一电信号V1代表由第一束检测器1检测的第三过滤电磁束F的这种平均强度；第二相位差值ΔR取决于与相应干涉图相关联的第四过滤电磁束E的平均强度Im2，并且上述第二电信号V2代表由第二束检测器2检测的第四过滤电磁束E的平均强度Im2。

在这种情况下，该方法还包括借助于由第二电信号V2控制并作用于第一复合束部分Q1(x1)的反馈控制回路，将第四过滤电磁束E的平均强度Im2保持为恒定、处于预定义强度值，使得第二相位差值ΔR保持恒定、设置为预定义值的步骤。

根据一实施选项，第一电磁辐射束F1和至少一个第二电磁辐射束F2根据第一调制函数a(t)和至少一个第二调制函数b(t)的振幅进行数字化振幅调制。

在这种情况下，第一相位差值＝ΔP_ab可以取多个期望值，每个期望值代表由第一调制函数a(t)和至少一个第二调制函数b(t)所取的数字振幅值的相应组合。

根据一实施选项，第一电磁辐射束F1和至少一个第二电磁辐射束F2以二进制的方式进行数字化振幅调制(例如，借助于ON-OFF-KEYING–OOK–调制，或其他本身已知的调制方式)，并且第一调制函数a(t)和至少一个第二调制函数b(t)的振幅可以取逻辑值0或1。

确定的第一相位差值ΔP_ab可以取第一期望值ΔP₁₀、或第二期望值ΔP₀₁、或第三期望值ΔP₁₁，该第一期望值取决于第一轨道角动量L₁，该第二期望值取决于第二轨道角动量L₂，该第三期望值取决于第一轨道角动量和第二轨道角动量的组合。

解复用和解调制该调制信息的步骤包括：

-如果确定的第一相位差值ΔP_ab取上述第一期望值ΔP₁₀，则识别所述第一调制束Fm1携带对应于1的信息、并且所述第二调制束Fm2携带对应于0的信息；

-如果确定的第一相位差值ΔP_ab取上述第二期望值ΔP₀₁，则识别所述第一调制束Fm1携带对应于0的信息、并且所述第二调制束Fm2携带对应于1的信息；

-如果确定的第一相位差值ΔP_ab取上述第三期望值ΔP₁₁，则识别所述第一调制束Fm1携带对应于1的信息、并且所述第二调制束Fm2携带对应于1的信息；

-如果第三过滤电磁束F的、接收到的功率或强度低于所述最小阈值，则识别所述第一调制束Fm1携带对应于0的信息、并且所述第二调制束Fm2携带对应于0的信息。

根据该方法的一实施方式，轨道角动量复用的调制束的数量等于N，N大于2。

每个调制束由各自的轨道角动量Li表征、并且通过各自的调制函数进行振幅调制，并且N个调制束上的调制函数的可能值组合中的每一个对应于第一相位差ΔP_a1..aN的相应值和/或对应于相应的差值(Q2＝ΔP_a1..aNb/k–ΔR/k')。

根据该方法的一实施方式，如图8所示，该方法还包括以下步骤：在第一复合束部分和第二复合束部分的叠加之前，在干涉仪中，为第一复合束部分Q1(x1)布置第一附加光路(沿着图8中指示为A和G的分支)，以及为第二复合束部分Q1(x2)布置第二附加光路(沿着图8中指示为B、B'和G的分支，其中B'穿过两次)。

前述的第一附加光路和第二附加光路被预定义和设定尺寸，以便消除由于相应入口开口与第一束检测器1之间的总光路差、而在第二复合束部分Q1(x2)的相位与第一复合束部分Q1(x1)的相位之间造成的相位差

并且以便消除由于相应入口开口和第二束检测器2之间的总光路差、而在第二复合束部分Q1(x2)的相位与第一复合束部分Q1(x1)的相位之间造成的相位差

根据该方法的另一实施方式，使第四过滤电磁束E的平均强度Im2保持恒定的步骤包括：借助于接收第二电信号V2和设置信号SP作为输入的控制单元61，控制被第一复合束部分Q1(x1)击中的第一镜42，从而以受控方式改变由第一复合束部分(Q1(x1))穿过的光路A的长度，并且因此分别改变所述第一电磁束部分Q1(x1)和第二电磁束部分Q2(x2)的相移，以便改动由第二检测器2以取决于第二电信号V2和设置信号SP的受控方式检测的平均强度Im2，以便使第二相位差值ΔR和第四过滤电磁束E的平均强度Im2保持恒定、设置处在相应的预定义值，该预定义值取决于设置信号SP。

根据一实施选项，光路A的变化通过由控制单元61(例如，该控制单元可以配置为执行“PID(Proportional-Integral-Derivative，比例-积分-微分)控制”)控制的致动器43、以受控方式平移第一镜42而得到的。

根据该方法的另一实施方式，如图9所示，使第四过滤电磁束E的平均强度Im2保持恒定的步骤包括：在第二束检测器2处，补偿与第一复合束部分相关联的参考束的强度I_R1的变化，并且在第二束检测器2处，补偿与第二复合束部分相关联的参考束的强度I_R2的变化。

上述补偿的步骤包括：

-在干涉仪的第一分支A处，偏转对应于第一复合束部分Q1(x1)的一部分束；

-借助于第三束检测器63检测对应于第一复合束部分Q1(x1)的束的偏转部分的强度、并产生第一补偿电信号GI_R1，该第一补偿电信号GI_R1代表第一束部分的强度；

-在干涉仪的第二分支B处，偏转对应于第二复合束部分Q1(x2)的一部分束；

-借助于第四束检测器64检测第二束部分的强度、并产生第二补偿电信号GI_R2，该第二补偿电信号GI_R2代表第二束部分的强度；

-基于第一补偿电信号GI_R1以及第二补偿电信号GI_R2，借助于处理单元65改动设置信号SP。

根据该方法的一实施选项，所有的上述电磁束均为光束和/或激光束。

根据该方法的一实施方式，参考束的轨道角动量始终是已知的。

根据一特定实施选项，参考束的轨道角动量取恒定值L₀＝0。

根据该方法的一实施方式，第二频带基本上是单频的。

根据一特定实施选项，第二频带与第一频带相邻。

根据一实施选项，执行复合束的第一电信号或第二电信号的频率鉴别的步骤包括执行频率过滤。

参考图7至图9，下面将描述用于解复用和解调制振幅调制信号的系统100，该振幅调制信号借助于在轨道角动量变量中复用来分组。

根据之前已经参照根据本发明的方法所描述的，待解复用和解调制的信号类型包括：复合电磁辐射束Q1，该复合电磁辐射束包含参考束F0和主束的叠加，进而包含第一调制束Fm1和至少一个第二调制束的叠加Fm2。

系统100包括屏幕，该屏幕配备有两个开口Z1、Z2，该屏幕配置为使复合电磁辐射束Q1通过上述两个开口Z1、Z2，以便在第一开口Z1的下游得到第一复合束部分Q1(x1)以及在第二开口Z2的下游得到第二复合束部分Q1(x2)。

系统100还包括干涉仪40，该干涉仪相对于两个开口Z1、Z2布置在下游并且进而包括：第一干涉仪分支A，该第一干涉仪分支配置为由第一复合束部分Q1(x1)穿过；第二干涉仪分支B，该第二干涉仪分支配置为由第二复合束部分Q1(x2)穿过；分束器41，该分束器配置为沿着干涉仪的第三分支D叠加第一复合束部分Q1(x1)和第二复合束部分Q1(x2)、以得到相应的第三电磁束D，并且沿着干涉仪C的第四分支叠加第一复合束部分Q1(x1)和第二复合束部分Q1(x2)、以得到相应的第四电磁束C。

干涉仪40还包括第一频率鉴别装置45和第二频率鉴别装置44。

第一频率鉴别装置45配置为围绕第一频带鉴别第三电磁束D的频率、以便得到第三过滤电磁束F，其中已经抵消了源自于第一复合束部分Q1(x1)的参考束和第二复合束部分Q1(x2)的参考束的贡献，并且其中保留了源自于相应的第一调制束Fm1(x1)、Fm1(x2)和至少一个第二调制束Fm2(x1)、Fm2(x2)的分量。

第二频率鉴别装置44配置为围绕参考束的第二频带鉴别第四电磁束C的频率，以便得到第四过滤电磁束E，该第四过滤电磁束E包含分别属于第一复合束部分Q1(x1)和第二复合束部分Q1(x2)的两个参考束F0(x1)、F0(x2)的叠加。

系统100还包括第一束检测器1，该第一束检测器配置为检测上述第三过滤电磁束F、以产生第一电信号V1，该第一电信号代表第三过滤电磁束F的电磁辐射的强度。

系统100还包括第二束检测器2，该第二束检测器配置为检测上述第四过滤电磁束E、以产生第二电信号V2，该第二电信号代表第四过滤电磁束E的电磁辐射的强度。

最后，系统100包括处理装置65，该处理装置配置为：

-在第一束检测器1处，基于第一电信号V1，确定在源自于第一复合束过滤部分Fm1(x1)、Fm2(x1)的第三过滤电磁束的分量与源自于第二复合束过滤部分Fm1(x2)、Fm2(x2)的第三电磁束的分量之间的第一相位差值ΔP_ab；这样的第一相位差值ΔP_ab取决于第一调制函数a(t)和第二调制函数b(t)所取的值；

-在第二束检测器2处，基于上述第二电信号V2，确定在属于第一复合束部分Q1(x1)和第二复合束部分Q1(x2)的两个参考束F0(x1)、F0(x2)之间的第二相位差值ΔR；

-基于上述第一相位差值ΔP_ab和第二相位差值ΔR，解复用和解调制在第一调制束Fm1和至少一个第二调制束Fm2中的每一者上的调制信息a(t)、b(t)。

根据该系统的一实施选项，第一频率鉴别装置45包括光学带通过滤器，其中通带对应于所述第一带频率。

根据该系统的一实施选项，第二频率鉴别装置44包括窄带光学带通过滤器(激光线)，其中通带对应于参考束的所述第二带频率。

根据该系统的一实施选项，第一束检测器1和第二束检测器2分别包括第一光电二极管和第二光电二极管。

根据该系统的一实施选项，处理装置65包括一个或多个电子处理器65。

根据一实施方式，系统100还包括控制单元61，该控制单元适用于接收第二电信号V2和设置信号SP来作为输入，并且还包括由控制单元61控制的致动器43、和由致动器43控制的第一镜，并且该第一镜被布置成使得第一复合束部分Q1(x1)击中该第一镜。

控制单元61配置为以受控方式改变由第一复合束部分Q1(x1)穿过的光路A的长度，因此改变上述第一电磁束部分Q1(x1)和第二电磁束部分Q2(x2)的相移，以便改动由第二检测器2以取决于第二电信号V2和设置信号SP的受控方式检测的平均强度Im2，以便使第二相位差值ΔR和第四过滤电磁束E的平均强度Im2保持恒定、设置处在相应的预定义值，该预定义值取决于设置信号SP。

根据一实施方式，系统100还包括用于平衡光路46、47、48、49的装置，该装置配置为：在第一复合束部分和第二复合束部分的叠加之前，在干涉仪中，为第一复合束部分Q1(x1)布置第一附加光路(A，G)，并且为第二复合束部分Q1(x2)布置第二附加光路(B、B'、B'、G)。

这样的布置步骤包括布置第一附加光路(A、G)和第二附加光路(B、B’、B’、G)，以便消除由于相应的入口开口与第一束检测器1之间的总光路差、而在第二复合束部分Q1(x2)的相位与第一复合束部分Q1(x1)的相位之间造成的相位差

并且以便消除由于相应的入口开口与第二束检测器2之间的总光路差、而在第二复合束部分Q1(x2)的相位与第一复合束部分Q1(x1)的相位之间造成的相位差

根据一实施选项，上述用于平衡光路的装置包括沿着干涉仪的第二分支B，沿着第二复合束部分Q1(x2)的路径布置的第二镜48、补偿板47、半反射板46以及第三镜49，以便形成上述第二附加光路(B、B'、B'、G)。

上述半反射板46还沿着第一复合束部分Q1(x2)的路径布置，并且配置为将第一复合束部分Q1(x1)和第二复合束部分Q1(x2)发射至分束器41。

根据一实施方式，系统100还包括束强度补偿装置，该束强度补偿装置配置为在第二束检测器2处补偿与第一复合束部分相关联的参考束的强度(I_R1)的变化，并且在第二束检测器2处补偿与第二复合束部分相关联的参考束的强度(I_R2)的变化。

束强度补偿装置包括：第一半反射板66、第一窄带光学带通过滤器68、第三束检测器63、第二半反射板67、第二光学带通过滤器69、第四束检测器64和处理单元65。

第一半反射板66配置为在干涉仪的第一分支A处偏转对应于第一复合束部分Q1(x1)的一部分束。

第一窄带光学带通过滤器68配置为围绕参考束的第二频带过滤对应于第一复合束部分Q1(x1)的束的偏转部分。

第三束检测器63配置为检测对应于第一复合束部分Q1(x1)的束的偏转部分的强度、并产生第一补偿电信号GI_R1，该第一补偿电信号GI_R1代表第一束部分的强度。

第二半反射板67配置为在干涉仪的第二分支B处偏转对应于第二复合束部分Q1(x2)的一部分束。

第二光学带通过滤器69配置为围绕参考束的第二频带过滤对应于第二复合束部分Q1(x2)的束的偏转部分。

第四束检测器64配置为检测对应于第二复合束部分Q1(x2)的束的偏转部分的强度、并产生第二补偿电信号GI_R2，该第二补偿电信号GI_R2代表第二束部分的强度。

处理单元65配置为基于第一补偿电信号GI_R1以及第二补偿电信号GI_R2来改动设置信号SP。

根据该系统的一实施选项，由不同束检测器产生的上述电信号以明显且本身已知的方式、由相应的电子放大器(在图7至图9中用附图标记71、72、73、74表示)适当地放大。

根据可能的实施方式，上述系统100配置为执行根据上述方法实施方式的任一种的方法。

通过非限制性的示例，下面将提供根据本发明的方法和系统的实施方式的详细描述，其中干涉测量技术及其若干变型允许信号的远程通讯，该信号是使用复合束进行OOK(ON-OFF-KEYING)振幅调制和轨道角动量复用的。

在该示例中，考虑到光学束并且束检测器是光电二极管。

如图7所示，如上所述生成、调制和复用的复合束Q1(例如，参见图3)通过两个开口Z1和Z2进入干涉仪的两个分支A和B。

分支A的束由分束器41沿着分支C和D分成两束。

分支B的束也由分束器41沿着分支C和D分成两束。

沿着分支C传播的束由激光线带通过滤器44过滤，该激光线带通过滤器只能发射参考束(频率鉴别)。

激光线过滤器44的中心带波长必须等于在发射中用作参考束的激光的波长。

在部分E中，在包含光电二极管2的平面上且沿着光轴，单独来自于分支A和B的参考束的场可以分别表示为

其中，

为归因于从

到光电二极管2的辐射传播的相位项，

为归因于从

到光电二极管2的辐射传播的相位项。

需要注意的是，相位项

均归因于干涉仪两个臂中的光路。在不平衡的配置中，例如图7中的配置，只要ΔL<c/Δu就没有限制，其中ΔL是干涉仪臂的光路差，而Δu是信息带宽，c是光在真空中的速度。

例如，如果从这一观点出发出现了局限性，对于高信息带宽(GHz或数十GHz)或当两个开口Z1与Z2之间的距离很宽时，可以使用具有平衡干涉仪的实施方式，下面将参考图8进行描述。

无论如何，不平衡干涉仪由于构造更简单仍然很受关注，并且当关系ΔL<c/Δu得到很好验证时，仍然可以在实际中使用。

场

限定为：

其中，各种数量具有已经在上面描述过的含义。

场

彼此干涉，产生干涉图样，干涉图样的平均强度Im2(在此也用符号定义)与根据以下关系[1]的场本身的相位差ΔR的余弦相关联，该干涉图样的平均强度Im2为在包含光电二极管2的平面上的干涉图样中心(沿着光轴)测量的：

cos(ΔR)＝(-I_R1-I_R2)/(2(I_R1I_R2)^1/2)

其中，I_R1和I_R2分别为场

的强度。

干涉图案的强度由光电二极管2转换为电信号。电信号被适当地放大、调节并施加到控制单元61的输入处。

根据一实施选项，这样的控制单元61执行本身众所周知的PID型(比例-积分-微分，Proportional-Integral-Derivative)的控制。PID控制作用于第一镜42的致动器43上，使得在光电二极管2上测量并放大的强度基本上等于设置信号SP的值。

根据各种可能的实施变型，第一镜43的前述致动器是压电的、或磁的、或电容的、或其他本身已知类型的。

当照射干涉仪的波前的位置倾斜发生变化时，通过PID控制进一步保持强度主要是恒定的。倾斜可能是由波前与干涉仪之间的相对位移造成的，或者是由传播波前的振动或扰动造成的。

由于强度I_R1和I_R2在测量期间也基本上为恒定的，所以量ΔR也基本上为恒定的，如关系[1]所示。

如果强度I_R1和I_R2不是恒定的，则使用具有补偿设置信号的实施方式，这将在下面参考图9进行描述。

有趣的是注意到，针对干涉仪(也称为“锁定干涉仪(locked interferometer)”)的这种反馈解决方案在此以一种新颖且特殊的方式被拒绝，因为干涉仪的“锁定”是由复合束的参考束(借助于频率鉴别)来进行的，而复合束的主束沿着干涉仪的另一分支在频率上进行鉴别。

沿着分支D的束仅由能够发射主束的带通过滤器45过滤。

带通过滤器45的中心带波长必须等于用以在发射中产生主束的激光波长，而过滤器的带必须等于或大于待传输的信息带。

在部分F中，在包含光电二极管1的平面上且沿着光轴，源自于分支A和B的主束的场可以分别表示为：

其中，

为归因于从

到光电二极管1的辐射传播的相位项，

归因于从

到光电二极管1的辐射传播的相位项。

场

借助于以下等式来表示

场

彼此干涉，产生干涉图样，干涉图样的平均强度Im1(在此也用符号定义)与根据以下关系[2]的场本身的相位差ΔR的余弦相关联，该干涉图样的平均强度Im1为在包含光电二极管1的平面上的干涉图样中心(沿着光轴)测量的：

cos(ΔP)＝(-I_P1-I_P2)/(2(I_P1I_P2)^1/2)

其中，I_P1和I_P2分别为场

的强度。

光电二极管2上干涉仪的部分E的场的相位差ΔR借助于下式表示：

对于数字调制函数a(t)、b(t)的各种组合，光电二极管1上干涉仪的部分F中场的相位差ΔP为：

情况a(t)＝0，b(t)＝0

主束的振幅被抵消，因此相位差是不可确定的。

情况a(t)＝1，b(t)＝0

只有具有角动量L₁的第一主束存在：

情况a(t)＝0，b(t)＝1

只有具有角动量L₂的第二主束存在：

情况a(t)＝1，b(t)＝1

两个主束都存在，得到以下结果：

通过计算对于调制信号的所有可能组合的相位差Δ/k-Δ/k'，得到以下结果：

情况a(t)＝0，b(t)＝0

主束的振幅被抵消，因此相位差是不可确定的。

情况a(t)＝1，b(t)＝0

以下等式[3]成立：

情况a(t)＝0，b(t)＝1

以下等式[4]成立：

情况a(t)＝1，b(t)＝1

以下等式[5]成立：

如上所述，有利地，这些关系与归因于传播波前的位置倾斜度和畸变的相位差无关，这可以凭借参考束的存在而消除。

现在，由等式[3]、[4]和[5]，得到了调制函数a(t)、b(t)的各种组合的相位差ΔP的值。

情况a(t)＝0，b(t)＝0

主束的振幅被抵消，因此相位差是不可确定的；

情况a(t)＝1，b(t)＝0

以下等式成立：

情况a(t)＝0，b(t)＝1

以下等式成立：

情况a(t)＝1，b(t)＝1

以下等式成立：

其中，“cost”是由以下等式表示的常数：

在各种组合中，量ΔR是可以通过改动PID控制的设置信号SP的值来选择的恒定量。

随着位置倾斜、归因于位置倾斜度和传播波前的畸变的相位差凭借PID控制的负反馈而变化，这样的量ΔR也保持恒定。

此外，还有量

和

是恒定的，因为它们取决于沿着干涉仪的分支的光路，因此，纯粹取决于几何和构造参数。

结果是，可以简单地通过适当地选择参考束和两个主束的拓扑电荷l₀、l₁、l₂(即，各自的轨道角动量L₀、L₁、L₂)将量ΔP₁₀、ΔP₀₁、ΔP₁₁设置为三个不同的值。

还必须选择值ΔP₁₀、ΔP₀₁、ΔP₁₁以便它们产生在光电二极管1上检测到的平均强度，该平均强度具有许多不同的、已知和预定义的非零值₁₀、₀₁、₁₁，如等式[2]所指示的。

因此，在接收时测量的相应的平均强度是是可识别的、并且是施加在两个主束中的每一个的调制值0或1的指示。在这些量上编码的信息因此可以被解码，即，解调制和识别。

事实上，通过在初步校准操作之后测量光电二极管1上的强度，解调制发射的信息是可能的。

校准需要与在光电二极管1上检测到的相应平均强度值的每个组合a(t)、b(t)相关联，并且包含发送所有组合的已知序列并借助于处理单元记录在光电二极管1上测量的相应平均强度。

解调制包含将各自的组合与在光电二极管1上测量的每个强度相关联，如先前校准所限定。这种关联可以由在校准步骤期间使用的相同处理单元进行。

显然，该系统被设计为使得量I_P1、I_P2和ΔP在各种使用条件下、在调制函数a(t)b(t)的组合与光电二极管1上测得的平均强度之间产生一对一的相关性。

对于固定应用，校准可以仅执行一次或周期性地执行、以补偿任何漂移。对于非固定应用，还必须使用特定的远程通讯协议周期性地执行校准。

依然存在待识别的状态a(t)＝0、b(t)＝0，该状态的相位未确定(如上所示)。当在光电二极管1上的强度被抵消时，这种组合被确定性地识别，₀₀＝0。

需要注意的是，在本示例的描述中，使用了两个具有两个调制函数的两个主束。

然而，在其他可能的实施方式中，主束和各自的调制函数可以更多。

实际上，通过适当地选择主束的轨道角动量，可以确保在调制函数的各种组合中的相位差ΔP是不同的。

在干涉仪的情况下，还需要确保通过替换等式[2]中的每个ΔP计算出的相对平均强度彼此不同，因此是可识别的。

根据另一实施方式(图8中所示)，采用平衡干涉仪。

就分束器之后发生的情况而言，平衡干涉仪的功能对应于非平衡干涉仪(图7)的功能。

在这种配置中，分支A的束在沿着分支C和D分成两个束之前(如在具有不平衡干涉仪的配置中)，由半反射板46反射、并且沿着部分G行进，而束B在沿着分支C和D分成两个束之前(如在具有不平衡干涉仪的配置中)击中第二镜48、穿过补偿板47、由半反射板46朝向第三镜49反射、由镜49朝向半反射板46反射并且沿着部分G行进。

这种配置的优点是，通过适当地定位镜42、48、49，确保从

到G的光路等于在从

到G的光路与部分B’光路的两倍之间的总和是可能的。

这意味着相位差

和

相互有利地抵消，因此不再需要满足之前已经公开的关系式：ΔL<c/Δu。

补偿板47用于补偿半反射板46内部的光路(例如，在其他类型的干涉仪，例如迈克尔逊干涉仪中所做的)。

根据另一实施方式(图9中所示)，采用了设置信号SP的补偿。

根据关系[1]，恒定的平均强度对应于恒定的相位ΔR，但这仅在两个量I_R1和I_R2基本上是恒定的情况下发生。

然而，在非稳定应用中，这些量可能会发生明显变化并且必须进行补偿、以保持参考束的相位差ΔR恒定。

为了实现这一点，可以对PID控制的设置信号SP进行操作。

如图9中所示，使用两个半反射板66、67，波长与在发射中使用的参考束的波长一致的激光线过滤器68、69，两个光电二极管63、64，和两个放大器73、74，就足以使部分束击中开口Z1和Z2。

待施加至用于补偿的PID控制器的设置信号SP的电压值按以下关系确定：

GI_R1和GI_R2分别为放大器输出处的信号的、与强度I_R1和I_R2成比例的电压值，其中G为比例常数。

G是在放大器71(参见图7)的输出处测得的、与第一电信号V1和强度成比例(或对应)的电压值，其中G是比例常数，而ΔR是保持恒定的相位差的值。计算可以借助于处理单元65(这可以对应于配置为得到解调制函数a(t)和b(t)的处理单元，或者它可以使用附加处理器来执行)来执行。

可以注意到，本发明的目的完全是通过上文所示的系统和方法、凭借上述系统和方法的功能和结构特点来实现的。

事实上，上面说明的用于发射和接收电磁束的系统和方法能够精确且可靠地、以与接收器的位置倾斜度无关并且与在传播期间束经受的畸变无关的方式检测接收到的束的轨道角动量。

这是凭借在两个不同点对复合束进行双空间检测来实现的，该复合束除了待研究的束外，还包括另一参考束。

精确且可靠地检测接收到的束的轨道角动量的可能性进而又有利地适用于多种不同的应用，包括例如束的表征和用于远程通讯目的的角动量变量的利用。

参考远程通讯的应用，本发明的方法和系统允许利用轨道角动量变量作为附加自由度，对于调制信号和复用信号都是有用的。

特别地，轨道角动量提供了额外的复用级别(具有随之而来的明显优势)，允许对从其他复用变量(例如，时间或频率)的角度来看相同的信号进行分组，并且这些信号可以基于不同的轨道角动量进行区分。

此外，本发明提供了一种有效的方法，该方法用于局部解复用和解调制借助于在轨道角动量变量中复用来分组的振幅调制信号。

有利地，这种解复用和解调制是局部的，因为它可以通过基于局部检测、检测甚至束的波前的一小部分来执行。

凭借这种解复用和解调制的方法以及相关系统，实现上述基于轨道角动量复用的前述远程通讯方法和系统是可能的，从而管理在单个发射信道上同时传输多个信息(具有轨道角动量复用)。

本领域的技术人员为了满足可能的需要，可以在不脱离所附权利要求的范围的情况下，对上述系统和方法的实施方案进行修改和调整，并用其他功能等效的元件替换。可以实现被描述为属于可能实施方式的每个特征，而不考虑描述的其他实施方式。

Claims

1.一种用于解复用和解调制振幅调制信号的方法，所述振幅调制信号借助于在轨道角动量变量中复用来分组，

其中，待解复用和解调制的信号包括复合电磁辐射束(Q1)，所述复合电磁辐射束包含参考束(F0)和主束的叠加，进而包含第一调制束(Fm1)和至少一个第二调制束(Fm2)的叠加；

其中，所述第一调制束(Fm1)是借助于任何振幅调制技术在第一电磁辐射束(F1)上调制第一条信息得到的，所述第一条信息由第一调制函数a(t)代表，并且其中所述至少一个第二调制束(Fm2)是借助于任何振幅调制技术在至少一个相应的第二电磁辐射束(F2)上调制至少一个第二条信息得到的，所述第二条信息由第二调制函数b(t)代表；

其中，所述第一电磁辐射束(F1)由第一轨道角动量(L₁)表征，并且所述至少一个第二电磁辐射束(F2)由至少一个相应的第二轨道角动量(L₂)表征，其中，所述第一电磁辐射束(F1)和所述至少一个第二电磁辐射束(F2)都具有在相同的第一频带中的相应的谱，并且还具有与第一束曲率半径值基本上一致的相应的曲率半径，

并且其中，所述参考电磁辐射束(F0)由第二轨道角动量(L₀)、在不同于所述第一频带的第二频带中的第二谱、以及第二束曲率半径表征，所述第二束曲率半径具有与所述第一束曲率半径值基本上一致的值；

其中，所述方法包括以下步骤：

-使所述复合电磁辐射束(Q1)穿过两个开口(Z1、Z2)，以便在第一开口(Z1)的下游得到第一复合束部分(Q1(x1))，并且在第二开口(Z2)的下游得到第二复合束部分(Q1(x2))；

-沿着干涉仪(40)的第一分支(A)发射所述第一复合束部分(Q1(x1))并且沿着所述干涉仪的第二分支(B)发射所述第二复合束部分(Q1(x2))；

-借助于所述干涉仪的分束器(41)，沿着所述干涉仪的第三分支(D)叠加所述第一复合束部分(Q1(x1))和所述第二复合束部分(Q1(x2))，以得到相应的第三电磁束(D)，并且沿着所述干涉仪(C)的第四分支叠加所述第一复合束部分(Q1(x1))和所述第二复合束部分(Q1(x2))，以得到相应的第四电磁束(C)；

-围绕所述第一频带执行所述第三电磁束(D)的频率鉴别，以便得到第三过滤电磁束(F)，其中已经抵消了源自于所述第一复合束部分(Q1(x1))的参考束和所述第二复合束部分(Q1(x2))的参考束的贡献，并且其中，保留了源自于相应的所述第一调制束(Fm1(x1)、Fm1(x2))和至少一个第二调制束(Fm2(x1)、Fm2(x2))的分量；

-围绕所述参考束的所述第二频带执行所述第四电磁束(C)的频率鉴别，以便得到第四过滤电磁束(E)，所述第四过滤电磁束(E)包含分别属于所述第一复合束部分(Q1(x1))和所述第二复合束部分(Q1(x2))的两个参考束(F0(x1)、F0(x2))的叠加；

-借助于第一束检测器(1)检测所述第三过滤电磁束(F)、以产生第一电信号(V1)，所述第一电信号(V1)代表所述第三过滤电磁束(F)的电磁辐射的强度；

-在所述第一束检测器(1)处，基于所述第一电信号(V1)，确定源自于所述第一复合束过滤部分(Fm1(x1)、Fm2(x1))的所述第三过滤电磁束的分量与源自于所述第二复合束过滤部分(Fm1(x2)、Fm2(x2))的所述第三电磁束的分量之间的第一相位差值(ΔP_ab)，其中，所述第一相位差值(ΔP_ab)取决于所述第一调制函数a(t)和所述第二调制函数b(t)所取的值；

-借助于第二束检测器(2)检测所述第四过滤电磁束(E)、以产生第二电信号(V2)，所述第二电信号(V2)代表所述第四过滤电磁束(E)的电磁辐射的强度；

-在所述第二束检测器(2)处，基于所述第二电信号(V2)，确定属于所述第一复合束部分(Q1(x1))和所述第二复合束部分(Q1(x2))的两个参考束(F0(x1)、F0(x2))之间的第二相位差值(ΔR)；

-基于所述第一相位差值(ΔP_ab)和所述第二相位差值(ΔR)，解复用和解调制在所述第一调制束(Fm1)和所述至少一个第二调制束(Fm2)中的每一者上的调制的所述信息(a(t)、b(t))。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述解复用和解调制的步骤包括：

-从所述第一相位差值(ΔP_ab)除以第一波数k中减去所述第二相位差值(ΔR)除以第二波数k'以得到差值(Q2＝ΔP_ab/k–ΔR/k')，

其中，所述第一波数(k)为对应于所述主束的波数、被定义为k＝2π/λ，λ为所述主束的波长，并且其中，所述第二波数(k')为对应于所述参考束的波数、被定义为k'＝2π/λ'，λ'为所述参考束的波长；

所述差值(Q2＝ΔP_ab/k–ΔR/k')代表所述第一调制函数a(t)和所述第二调制函数b(t)所取的值的组合，而与所述第一检测器与所述第二检测器之间的位置倾斜度条件无关、并且与由于经发射的复合束在接收前受到的干扰而引起的相位变量无关；

-基于所述确定的差值(Q2＝ΔP_ab/k–ΔR/k')，解复用和解调制在所述第一调制束(Fm1)和所述至少一个第二调制束(Fm2)中的每一者上的调制信息。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，根据所述第一调制函数a(t)和所述至少一个第二调制函数b(t)的振幅，数字化振幅调制所述第一电磁辐射束(F1)和所述至少一个第二电磁辐射束(F2)，

并且其中，所述差值(Q2＝ΔP_ab/k–ΔR/k')能够取多个期望值，每个期望值代表由所述第一调制函数a(t)和所述至少一个第二调制函数b(t)所取的数字振幅值的相应组合。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：

-所述第一电磁辐射束(F1)和所述至少一个第二电磁辐射束(F2)以二进制方式进行数字化振幅调制，并且所述第一调制函数a(t)和所述至少一个第二调制函数b(t)的所述振幅能够取逻辑值0或1；

-所述方法包括以下的另一步骤：检测所述第三过滤电磁束(F)的接收到的功率或强度、并且将所述接收到的功率或强度与最小阈值进行比较，所述接收到的功率或强度对应于由所述第一束检测器(1)检测到的所述第一电信号(V1)；

-确定的差(Q2＝ΔP_ab/k-ΔR/k')能够取第一期望值(ΔP₁₀/k-ΔR/k')、或第二期望值(ΔP₀₁/k-ΔR/k')、或第三期望值(ΔP₁₁/k-ΔR/k')，所述第一期望值取决于所述第一轨道角动量(L₁)，所述第二期望值取决于所述第二轨道角动量(L₂)，所述第三期望值取决于所述第一轨道角动量和所述第二轨道角动量的组合；

-解复用和解调制所述调制信息的步骤包括：

-如果所述确定的差(ΔP_ab/k–ΔR/k')取所述第一期望值(ΔP₁₀/k–ΔR/k')，则识别所述第一调制束(Fm1)携带对应于1的信息、并且所述第二调制束(Fm2)携带对应于0的信息；

-如果所述确定的差(ΔP_ab/k–ΔR/k')取所述第二期望值(ΔP₀₁/k–ΔR/k')，则识别所述第一调制束(Fm1)携带对应于0的信息、并且所述第二调制束(Fm2)携带对应于1的信息；

-如果所述确定的差(ΔP_ab/k–ΔR/k')取所述第三期望值(ΔP₁₁/k–ΔR/k')，则识别所述第一调制束(Fm1)携带对应于1的信息、并且所述第二调制束(Fm2)携带对应于1的信息；

-如果所述第三过滤电磁束F的所述接收到的功率或强度低于所述最小阈值，则识别所述第一调制束(Fm1)携带对应于0的信息、并且所述第二调制束(Fm2)携带对应于0的信息。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

-所述第一相位差值(ΔP_ab)取决于与相应的干涉图案相关联的所述第三过滤电磁束(F)的平均强度(Im1)，并且所述第一电信号(V1)代表由所述第一束检测器(1)检测的所述第三过滤电磁束(F)的所述平均强度；

-所述第二相位差值(ΔR)取决于与相应的干涉图案相关联的所述第四过滤电磁束(E)的平均强度(Im2)，并且所述第二电信号(V2)代表由所述第二束检测器(2)检测的所述第四过滤电磁束(E)的所述平均强度(Im2)；

并且其中，所述方法还包括以下步骤：

-借助于由所述第二电信号(V2)控制的、并且作用于所述第一复合束部分(Q1(x1))的反馈控制回路，使所述第四过滤电磁束(E)的所述平均强度(Im2)保持恒定、处在预定义强度值，使得所述第二相位差值(ΔR)保持恒定、设置处在预定义值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，根据所述第一调制函数a(t)和所述至少一个第二调制函数b(t)的所述振幅，数字化振幅调制所述第一电磁辐射束(F1)和所述至少一个第二电磁辐射束(F2)，

并且其中，所述第一相位差值＝ΔP_ab能够取多个期望值，每个期望值代表所述第一调制函数a(t)和所述至少一个第二调制函数b(t)所取的数字振幅值的相应组合。

7.根据权利要求6所述的方法，其中：

-所述方法包括以下的另一步骤：检测所述第三过滤电磁束(F)的接收到的功率或强度、并且将所述接收到的功率或强度与最小阈值进行比较，所述接收到的功率或强度对应于由所述第一束检测器(1)检测的所述第一电信号(V1)；

-确定的所述第一相位差值(ΔP_ab)能够取第一期望值(ΔP₁₀)、或第二期望值(ΔP₀₁)、或第三期望值(ΔP₁₁)，所述第一期望值取决于所述第一轨道角动量(L₁)，所述第二期望值取决于所述第二轨道角动量(L₂)，所述第三期望值取决于所述第一轨道角动量和所述第二轨道角动量的组合；

-解复用和解调制所述调制信息的步骤包括：

-如果确定的所述第一相位差值(ΔP_ab)取所述第一期望值(ΔP₁₀)，则识别所述第一调制束(Fm1)携带对应于1的信息、并且所述第二调制束(Fm2)携带对应于0的信息；

-如果确定的所述第一相位差值(ΔP_ab)取所述第二期望值(ΔP₀₁)，则识别所述第一调制束(Fm1)携带对应于0的信息、并且所述第二调制束(Fm2)携带对应于1的信息；

-如果确定的所述第一相位差值(ΔP_ab)取所述第三期望值(ΔP₁₁)，则识别所述第一调制束(Fm1)携带对应于1的信息、并且所述第二调制束(Fm2)携带对应于1的信息；

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，被轨道角动量复用的所述调制束的数量等于N，N大于2，

每个调制束由各自的轨道角动量(L_i)表征，并且由相应的调制函数进行振幅调制，

并且其中，N个所述调制束上的所述调制函数的可能值组合中的每一个对应于相应的第一相位差值(ΔP_a1…aN)和/或相应的差值(Q2＝ΔP_a1…aN/k–ΔR/k')。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

-在所述第一复合束部分和所述第二复合束部分的叠加之前，在所述干涉仪中为所述第一复合束部分(Q1(x1))布置第一附加光路(A、G)、并且为所述第二复合束部分(Q1(x2))布置第二附加光路(B、B'、B'、G)；

其中，所述第一附加光路(A、G)和所述第二附加光路(B、B'、B'、G)被预定义和设定尺寸，以便消除由于相应的入口开口与所述第一束检测器(1)之间的总光路差、而在所述第二复合束部分(Q1(x2))的相位与所述第一复合束部分(Q1(x1))的相位之间造成的相位差

并且以便消除由于在相应入口开口与所述第二束检测器(2)之间的总光路差、而在所述第二复合束部分(Q1(x2))的所述相位与所述第一复合束部分(Q1(x1))的所述相位之间造成的相位差

10.根据权利要求5所述的方法，其中，所述使所述第四过滤电磁束(E)的所述平均强度(Im2)保持恒定的步骤包括：

-借助于接收所述第二电信号(V2)和设置信号(SP)作为输入的控制单元(61)，控制被所述第一复合束部分(Q1(x1))击中的第一镜(42)，从而以受控方式改变由所述第一复合束部分((Q1(x1))穿过的光路(A)的长度，并且因此改变所述第一电磁束部分(Q1(x1))和所述第二电磁束部分(Q2(x2))的相移，以便改动由所述第二检测器(2)以取决于所述第二电信号(V2)和所述设置信号(SP)的受控方式检测的平均强度(Im2)，以便使所述第二相位差值(ΔR)和所述第四过滤电磁束(E)的所述平均强度(Im2)保持恒定、设置处在相应的预定义值，所述预定义值取决于所述设置信号(SP)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，使所述第四过滤电磁束(E)的平均强度(Im2)保持恒定的步骤包括：在所述第二束检测器(2)处，补偿与所述第一复合束部分相关联的所述参考束的强度(I_R1)的变化，以及在第二束检测器(2)处，补偿与所述第二复合束部分相关联的所述参考束的强度(I_R2)的变化，

其中，所述补偿的步骤包括：

-在所述干涉仪的所述第一分支(A)处偏转对应于所述第一复合束部分(Q1(x1))的一部分束；

-借助于第三束检测器(63)检测对应于所述第一复合束部分(Q1(x1))的所述束的偏转部分的强度、并且产生第一补偿电信号(GI_R1)，所述第一补偿电信号代表所述第一束部分的强度；

-在所述干涉仪的所述第二分支(B)处偏转对应于所述第二复合束部分(Q1(x2))的一部分束；

-借助于第四束检测器(64)检测所述第二束部分的强度、并且产生第二补偿电信号(GI_R2)，所述第二补偿电信号代表所述第二束部分的强度；

-基于所述第一补偿电信号(GI_R1)和所述第二补偿电信号(GI_R2)，由处理单元(65)改动所述设置信号(SP)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所有的所述电磁束都是光束和/或激光束。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述参考束的所述轨道角动量始终是已知的。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述参考束的所述轨道角动量取常数值L₀＝0。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二频带基本上是单频的。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第二频带与所述第一频带相邻。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，执行复合束的第一电信号或第二电信号的频率鉴别的步骤包括执行频率过滤。

18.一种用于解复用和解调制振幅调制信号的系统(100)，所述振幅调制信号借助于在轨道角动量变量中复用来分组，

其中，所述第一调制束(Fm1)是借助于任何振幅调制技术在第一电磁辐射束(F1)上调制第一条信息得到的，所述第一条信息由第一调制函数a(t)代表，并且其中，所述至少一个第二调制束(Fm2)是借助于任何振幅调制技术在至少一个相应的第二电磁辐射束(F2)上调制至少一个第二条信息得到的，所述第二条信息由第二调制函数b(t)代表；

其中，所述系统(100)包括：

-屏幕，所述屏幕装备有两个开口(Z1、Z2)，所述屏幕被配置为使所述复合电磁辐射束(Q1)穿过所述两个开口(Z1、Z2)，以便在第一开口(Z1)的下游得到第一复合束部分(Q1(x1))、以及在第二开口(Z2)的下游得到第二复合束部分(Q1(x2))；

-干涉仪(40)，所述干涉仪相对于所述两个开口(Z1、Z2)布置在下游，所述干涉仪包括：

-第一干涉仪分支(A)，所述第一干涉仪分支配置为由所述第一复合束部分(Q1(x1))穿过；

-第二干涉仪分支(B)，所述第二干涉仪分支配置为由所述第二复合束部分(Q1(x2))穿过；

-分束器(41)，所述分束器配置为沿着所述干涉仪的第三分支(D)叠加所述第一复合束部分(Q1(x1))和所述第二复合束部分(Q1(x2))、以得到相应的第三电磁束(D)，并沿着所述干涉仪(C)的第四分支叠加所述第一复合束部分(Q1(x1))和所述第二复合束部分(Q1(x2))、以得到相应的第四电磁束(C)；

-第一频率鉴别装置(45)，所述第一频率鉴别装置配置为围绕所述第一频带鉴别所述第三电磁束(D)的频率、以便得到第三过滤电磁束(F)，其中已经抵消了源自于所述第一复合束部分(Q1(x1))的参考束和所述第二复合束部分(Q1(x2))的参考束的贡献，并且其中，保留了源自于相应的所述第一调制束(Fm1(x1)、Fm1(x2))和所述至少一个第二调制束(Fm2(x1)、Fm2(x2))的分量；

-第二频率鉴别装置(44)，所述第二频率鉴别装置配置为围绕所述参考束的所述第二频带鉴别所述第四电磁束(C)的频率、以便得到第四过滤电磁束(E)，所述第四过滤电磁束(E)包含分别属于所述第一复合束部分(Q1(x1))和所述第二复合束部分(Q1(x2))的两个参考束(F0(x1)、F0(x2))的叠加；

-第一束检测器(1)，所述第一束检测器配置为检测所述第三过滤电磁束(F)、以产生第一电信号(V1)，所述第一电信号代表所述第三过滤电磁束(F)的电磁辐射的强度；

-第二束检测器(2)，所述第二束检测器配置为检测所述第四过滤电磁束(E)、以产生第二电信号(V2)，所述第二电信号代表所述第四过滤电磁束(E)的电磁辐射的强度；

-处理装置(65)，所述处理装置配置为：

-在所述第一束检测器(1)处，基于所述第一电信号(V1)，确定源自于所述第一复合束过滤部分(Fm1(x1)、Fm2(x1))的所述第三过滤电磁束的分量与源自于所述第二复合束过滤部分((Fm1(x2)、Fm2(x2))的所述第三电磁束的分量之间的第一相位差值(ΔP_ab)，其中，所述第一相位差值(ΔP_ab)取决于所述第一调制函数a(t)和所述第二调制函数b(t)所取的值；

-基于所述第一相位差值(ΔP_ab)和所述第二相位差值(ΔR)，解复用和解调制在所述第一调制束(Fm1)和所述至少一个第二调制束(Fm2)中的每一者上调制的信息(a(t)、b(t))。

19.根据权利要求18所述的系统(100)，所述系统还包括：

-控制单元(61)，所述控制单元(61)适合于接收所述第二电信号(V2)和设置信号(SP)以作为输入，

-致动器(43)，所述致动器由所述控制单元(61)控制，

-第一镜(42)，所述第一镜由所述致动器(43)控制，并且布置成使得所述第一复合束部分(Q1(x1))击中所述第一镜；

其中，所述控制单元(61)配置为以受控方式改变由所述第一复合束部分(Q1(x1))穿过的光路(A)的长度，因此改变所述第一电磁束部分(Q1(x1))和所述第二电磁束部分(Q2(x2))的相移，以便改动由所述第二检测器(2)以取决于所述第二电信号(V2)和所述设置信号(SP)的受控方式检测的平均强度(Im2)，以便使所述第二相位差值(ΔR)和所述第四过滤电磁束(E)的平均强度(Im2)保持恒定、设置处在相应的预定义值，所述预定义值取决于所述设置信号(SP)。

20.根据权利要求19所述的系统(100)，所述系统还包括用于平衡所述光路(46、47、48、49)的装置，所述用于平衡所述光路的装置配置为：

-在所述第一复合束部分和所述第二复合束部分的叠加之前，在所述干涉仪中为所述第一复合束部分(Q1(x1))布置第一附加光路(A、G)，并且为所述第二复合束部分(Q1(x2))布置第二附加光路(B、B'、B'、G)；

其中，所述布置的步骤包括：布置所述第一附加光路(A、G)和所述第二附加光路(B、B'、B'、G)，以便消除由于相应的入口开口与所述第一束检测器(1)之间的总光路差、而在所述第二复合束部分(Q1(x2))的相位与所述第一复合束部分(Q1(x1))的相位之间造成的相位差

并且以便消除由于在相应的入口开口与所述第二束检测器(2)之间的总光路差、而在所述第二复合束部分(Q1(x2))的所述相位与所述第一复合束部分(Q1(x1))的所述相位之间的相位差

21.根据权利要求20所述的系统(100)，其中，所述用于平衡所述光路的装置包括：

-沿着所述干涉仪的第二分支(B)，沿所述第二复合束部分(Q1(x2))的路径布置的第二镜(48)、补偿板(47)、半反射板(46)和第三镜(49)，以便形成所述第二附加光路(B、B'、B'、G)；

其中，所述半反射板(46)还沿着所述第一复合束部分(Q1(x2))的路径布置，并且配置为将所述第一复合束部分(Q1(x1))和所述第二复合束部分(Q1(x2))发射到所述分束器(41)。

22.根据权利要求18-21中任一项所述的系统，所述系统还包括束强度补偿装置，所述束强度补偿装置配置为在所述第二束检测器(2)处补偿与所述第一复合束部分相关联的参考束的强度(I_R1)的变化，并且在所述第二束检测器(2)处补偿与所述第二复合束部分相关联的参考束的强度(I_R2)的变化，

其中，所述束强度补偿装置包括：

-第一半反射板(66)，所述第一半反射板配置为在所述干涉仪的所述第一分支(A)处偏转对应于所述第一复合束部分(Q1(x1))的一部分束；

-第一窄带光学带通过滤器(68)，所述第一窄带光学带通过滤器配置为围绕所述参考束的所述第二频带过滤对应于所述第一复合束部分(Q1(x1))的所述束的偏转部分；

-第三束检测器(63)，所述第三束检测器配置为检测对应于所述第一复合束部分(Q1(x1))的所述束的所述偏转部分的强度、并且产生第一补偿电信号(GI_R1)，所述第一补偿电信号代表所述第一束部分的强度；

-第二半反射板(67)，所述第二半反射板配置为在所述干涉仪的所述第二分支(B)处偏转对应于所述第二复合束部分(Q1(x2))的一部分束；

-第二光学带通过滤器(69)，所述第二光学带通过滤器配置为围绕所述参考束的所述第二频带过滤对应于所述第二复合束部分(Q1(x2))的所述束的偏转部分；

-第四束检测器(64)，所述第四束检测器检测对应于所述第二复合束部分(Q1(x2))的所述束的所述偏转部分的强度、并且产生第二补偿电信号(GI_R2)，所述第二补偿电信号代表所述第二束部分的强度；

-处理单元(65)，所述处理单元配置为基于所述第一补偿电信号(GI_R1)和所述第二补偿电信号(GI_R2)改动所述设置信号(SP)。

23.根据权利要求18-22中任一项所述的系统，其中，所述系统(100)配置为执行根据权利要求1到17中任一项所述的方法。