用于检测自旋加速度的分数旋转多普勒频移

《Science China-Physics Mechanics & Astronomy》：Fractional rotational Doppler frequency shift for detecting spin acceleration

检测角加速度在遥感中的应用，传统旋转多普勒效应分析在变角速度下易产生 chirped 信号导致频谱展宽，影响信息提取。采用分数旋转多普勒频率分析结合共轭涡旋光束，实验证明可高效处理加速物体的时变信号，并有效抑制环境噪声和大气湍流干扰，为航空航天、深海探测等领域提供新方法。

　　

摘要

角加速度的检测在遥感领域有广泛的应用，包括平台姿态控制、动态目标跟踪和环境监测。携带轨道角动量的结构光的旋转多普勒效应在测量角速度方面显示出巨大潜力。然而，当角速度发生变化时，会产生啁啾强度信号，传统RDE（旋转多普勒效应）分析的频谱会变宽，这会妨碍对速度或加速度信息的准确提取。为了解决这一挑战，引入了分数旋转多普勒频率分析方法，用于在共轭涡旋光束照射下的变速运动情况下测量角加速度。实验结果表明，分数旋转多普勒频率分析不仅能够有效处理来自加速物体的时变信号，而且对环境噪声和大气湍流具有很强的抗干扰能力。这些进展在航空航天、深海探索等领域的实际应用中具有重大潜力。