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摘要：本发明提供一种基于轨道角动量同时测量位移距离和方向的方法及系统，该方法通过将来自激光器的高斯光束经过空间光调制器，产生携带轨道角动量的光束；通过分束器将携带轨道角动量的光束分成两束光，一束光是参考光束，一束光是测量光束；测量光束照射目标物，反射回来的测量光束与参考光束经由合束器同轴干涉，干涉后产生花瓣状光斑；通过计算花瓣光斑旋转的角度和方向，来测量目标物的移动距离和方向；该种基于轨道角动量同时测量位移距离和方向的方法及系统，能够在极短的时间内实现对目标物的位移距离和运动方向的同时获取，测量目标物的位移距离精准度可以达到纳米级别，对于目标物的微运动有良好的测量效果。

主权项：1.一种基于轨道角动量同时测量位移距离和方向的方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、将来自激光器的高斯光束经过空间光调制器，产生携带轨道角动量的光束；通过空间光调制器设置轨道角动量的拓扑荷值，且轨道角动量的拓扑荷值采用非零整数；S2、通过第一分束器将携带轨道角动量的光束分成两束光，一束光是参考光束，一束光是测量光束；S3、将测量光束照射目标物，反射回来的携带位移距离和运动方向信息的测量光束，与参考光束经由合束器同轴干涉，干涉后产生花瓣状光斑；S4、分别通过步骤S1-步骤S3获得目标物的移动前和移动后的花瓣状光斑，进而通过计算花瓣状光斑旋转的角度和方向，来测量目标物的移动距离和方向；步骤S4中，通过计算花瓣光斑旋转的角度和方向，来测量目标物的移动距离和方向，具体为，S41、经过t时间测量目标物的位移距离Δzt： 其中，λ表示光束的波长，l表示轨道角动量的拓扑荷值，Δθt表示经过t时间花瓣状光斑的旋转角度；S42、依据轨道角动量的拓扑荷值，由花瓣状光斑的旋转角度，确定的花瓣状光斑的旋转方向，进而确定目标物的方向；S421、在轨道角动量的拓扑荷值为负值时，计算t、t-Δt时间的花瓣状光斑的旋转角度Δθt、Δθt-Δt，在Δθt-Δθt-Δt＞0时，则表示花瓣状光斑的旋转方向为顺时针旋转，对应的目标物向前移动即远离测量系统的方向；在Δθt-Δθt-Δt＜0时，则表示花瓣状光斑的旋转方向为逆时针旋转，对应的目标物向后移动即靠近测量系统的方向；在Δθt-Δθt-Δt＝0时，则表示花瓣状光斑未发生旋转，对应的目标物未发生移动；S422、在轨道角动量的拓扑荷值为正值时，计算t、t-Δt时间的花瓣状光斑的旋转角度Δθt、Δθt-Δt，在Δθt-Δθt-Δt＞0时，则表示花瓣状光斑的旋转方向为逆时针旋转，对应的目标物向后移动即靠近测量系统的方向；在Δθt-Δθt-Δt＜0时，则表示花瓣状光斑的旋转方向为顺时针旋转，对应的目标物向前移动即远离测量系统的方向；在Δθt-Δθt-Δt＝0时，则表示花瓣状光斑未发生旋转，对应的目标物未发生移动。

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