CN109884809A - 用于硅基双微环光开关的波长对准方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种用于硅基双微环光开关的波长对准方法、装置和系统。该方法包括：首先确定双微环的一个微环为主环，另一个微环为次环，所述主环的输入光功率不小于所述次环的输入光功率；然后执行如下两个步骤至少一次来完成波长对准：确定所述主环的第一热调功率，所述第一热调功率为使所述主环的监控光功率最大的热调功率，并将所述主环对应的热调电极设置为所述第一热调功率；确定所述次环的第二热调功率，所述第二热调功率为使所述主环的监控光功率最小的热调功率，并将所述次环对应的热调电极设置为所述第二热调功率。本发明提供的波长对准方法较为灵活，适用于包括有多个光信号输入在内的多种场景。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及用于硅基双微环光开关的波长对准技术。
背景技术
随着数据中心的业务量不断增长，传统的电开关存在带宽有限和功耗较高的问题，因而成为大规模数据中心的发展瓶颈。基于微环的硅基光开关具备提及小、低功耗的优势。此外，高阶微环结构可以进一步提升光开关的带宽和带外抑制比。因此，基于微环的硅基开关被认为是大规模数据中心应用的一个比较理想的替代方案。然而，微环的工作波长(即谐振波长)对工艺误差以及温度等外界环境的变化极为敏感。微环，尤其是高阶微环，需要使用实时的谐振波长对准方法来保证微环一直工作在输入波长附近。
目前，应用到光开关的微环结构主要为二阶微环，又称双微环。目前，针对双微环光开关，当前的波长对准方法的使用前提是要求输入信号为单端输入(即仅有单一的输入光信号)，且该输入信号的端口位置是已知的。其次，当前的波长对准方法通过如下两个步骤来完成对波长的对准：
首先，逐个调整两个微环的热调功率至各环对应的监控光功率最大，使得两个微环的谐振波长跟输入波长一致；
然后，根据输入光信号的相位和无光输入端对应的微环监控光功率的关系(即：输入的光信号在两微环中的相位之和平均值等于它们的相位之差平均值且都等于零时，无光信号输入端对应的微环的监控光功率最大)，通过反复调节加载在两个微环的热调功率，以改变光信号在微环中的相位使得无光信号输入端对应的微环光功率最大，并将两个微环的热调功率设置到对应两个热调功率值；
通过反复执行上述的两个步骤，使得两个微环的谐振波长始终保持在输入波长附近。
该现有方法不够灵活，无法满足数据中心应用中对光开关的要求。例如，输入端有变化或者是同时有多个输入信号的情况。
发明内容
本发明实施例提供一种波长对准的方法、装置和系统，用于对准硅基双微环光开关的谐振波长，用以解决现有技术中无法应用到包括输入端有变化在内的多个场景的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种波长对准方法。该方法包括如下步骤：
首先，确定所述双微环的一个微环为主环，另一个微环为次环，所述主环的输入光功率不小于所述次环的输入光功率；
然后，顺序执行：
A1：确定所述主环的第一热调功率，所述第一热调功率为使所述主环的监控光功率最大的热调功率值，并将所述主环对应的热调电极设置为所述第一热调功率；
A2：确定所述次环的第二热调功率，所述第二热调功率为使所述主环的监控光功率最小的热调功率值，并将所述次环对应的热调电极设置为所述第二热调功率。
该方法利用了双微环结构中功率较大的微环对应的监控光功率随着两个微环相移量的变化而变化这一规律，通过一系列的步骤来调整两个微环的热调功率，以使得两个微环的相移量接近零，甚至等于零。从而使得两个微环的谐振波长尽可能地接近输入波长值，甚至是等于输入波长。本发明提供的方法对输入的光信号个数不做限定，而且也适用于输入端口从一个端口变化到另外一个端口的情况。
上述的步骤A1和A2可以通过不同的具体方式来执行。
在一种可能的实现中，用一组热调功率值来热调所述主环，并确定所述一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最大的热调功率值为所述第一个热调功率(即执行A1步骤)；用另一组热调功率值来热调所述次环，并确定所述另一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最小的热调功率值为所述第二个热调功率(即执行A2步骤)。可选的，在执行了A1和A2步骤后，再执行一次或多次A1和A2步骤，以提高波长对准的精度。需要说明的是，通常两到三次的重复就可以实现波长的精确对准。本发明对实际重复的次数不做限定。
在另一种可能的实现中，用一组热调功率值来同时热调所述主环和所述次环，并确定所述一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最大的热调功率值为所述第一热调功率(即执行A1步骤)；用另一组热调功率值来热调所述次环，并确定所述一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最小的热调功率值为所述第二个热调功率(即执行A2步骤)；用又一组热调功率值来热调所述主环，并确定所述又一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最大的热调功率值为所述第三个热调功率(即采用不同的热调方式再一次执行A1步骤)。这种方式通过首先粗调主环和次环，使得这两个微环的谐振波长靠近目标波长(即输入波长)。然后，再分别地调整主环和次环，以进一步地让两个微环的谐振波长基本靠近，甚至是等于目标波长。为了提高精度，可以反复执行步骤A1或者是A1和A2。在具体选择调整功率值的调整步长时，可以采用一致地步长。也可以采用调整步长越来越小的方式执行不同的调整步骤，也就是说当前执行步骤选择的调整步长比其前一步选择的调整步长要小。这么做可以降低波长对准方法使用的时间。
第二方面，本发明实施例提供了一种波长对准装置。所述装置包括：处理器，发送器和接收器。其中，所述接收器用于获取所述硅基双微环光开关的监控光功率。所述处理器用于执行第一方面方法中确定主环和次环，调整主环和次环的热调功率等步骤。所述发送器用于发送控制指令给所述硅基双微环光开关，以使得所述主环或者次环的热调电极设置为一定的热调功率。也就是说，所述发送器和接收器用于完成波长对准装置和硅基双微环光开关的信息交互。例如，监控光功率信息。又如，热调功率设置控制指令。需要说明的是硅基双微环光开关不是对准波长装置的一部分，而是波长对准装置交互的对象。具体地，该硅基双微环光开关可以是一个单一的双微环光开关，也可以是多个双微环组成的光开关结构。所述处理器用于执行第一方面或者第一方面任何一种实现方式中除了发送和接收动作的其他所有步骤。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，用于存储为上述第二方面对准装置所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述第二方面或者第二方面任一种实现所设计的程序。
第四方面，本发明实施例提供了一种波长对准系统。该系统包括硅基芯片和波长对准装置。其中，所述硅基芯片包括多个硅基双微环光开关。所述波长对准装置为第二方面或者其任意实现方式所述的波长对准装置。具体地，所述波长对准装置通过接收器接收所述硅基芯片的多个硅基双微环光开关的监控光功率，通过发送器发送一个或多个控制指令给所述硅基芯片的多个硅基双微环光开关，所述一个或者多个控制指令用于设置热调功率。进一步地，所述波长对准装置中的处理器还用于：根据所述硅基芯片的结构，确定针对所述多个硅基双微环光开关的波长对准顺序。通过确定需要进行对准的微环以及对准顺序，可以提高对准的效率和准确度。
附图说明
图1为本发明提供的波长对准系统一种可能的硬件结构图；
图2为图1中的双微环开关1021的结构示意图；
图3为本发明提供的一种波长对准的流程示意图；
图4为本发明提供的一种可能的主环监控光功率和双微环相位的关系示意图；
图5为本发明实施例1提供的一种波长对准的流程示意图；
图6为本发明实施例1提供的一种主环监控光功率的变化示意图；
图7为本发明实施例2提供的一种波长对准的流程示意图；
图8为本发明实施例2提供的一种主环监控光功率的变化示意图；
图9为本发明实施例3提供的一种波长对准的流程示意图；
图10为本发明实施例的提供的一种可能的设备结构图。
具体实施方式
本发明实施例描述的网络架构以及业务场景是为了更加清楚地说明本发明实施例的技术方案，并不构成对本发明实施例提供的技术方案的限制。本领域普通技术人员可知，随着网络架构的演变和新业务场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题同样适用。
总体概述：
光开关(Optical Switch,OS)是一种具有一个或多个可选择的传输窗口,可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的光器件。光开关基本的形式是2×2，即输入端和输出端各有两条光纤(分别为输入端I1，输入端I2，输出端O1，输出端O2)，可以完成两种连接状态。一种是平行连接，即两个入射的光信号从I1和I2输入，分别由O1和O2输出。另外一种是交叉连接，即两个入射的光信号从I1和I2输入，分别由O2和O1输出。
光开关在光网络中起到十分重要的作用。例如：在波分复用(WavelengthDivision Multiplexing,WDM)传输系统中，光开关可用于波长适配、再生和时钟提取，在光时分复用(Optical Time Division Multiplexing,OTDM)系统中，光开关可用于解复用；在全光交换系统中，光开关是光交叉连接(Optical Cross-Connect，OXC)的关键器件，也是波长变换的重要器件。根据光开关的输入和输出端口数，可分为1×1、1×2、1×N、2×2、2×N、M×N等多种，它们在不同场合中有不同用途。例如：可以用在数据中心中，或者用于构建骨干光网络设备等，用于对数据进行空间的交换，从而使承载了数据的波长能够被交换到正确的端口上。
光开关有很多种类型，例如：机械光开关，电光开关，硅基光开关等。本发明描述的波长对准技术适用于各种结构的硅基双微环光开关。需要说明的是，本发明对硅基双微环光开关使用的具体场景不做任何限制。
如图1所示为本发明描述的波长对准系统一种可能的硬件结构图。具体地，该波长对准装置100包括两个部分，即控制子系统101和硅基芯片102。其中，控制子系统101也被称为波长对准装置，该系统包括控制器(Micro Control Unit，MCU)1011,模数转换器(Analog-to-digital Converter，ADC)1012，跨阻放大电路(Trans-impedanceamplifiers，TIAs)1013，PIN二极管1014，驱动器1015和数模转换器(Digital-to-analogConverter，DAC)1016。这些组件的连接关系如图1所示。具体地，控制器1011通过串行接口(未编号)分别和DAC1016以及ADC1012相连。DAC1016用于将控制器的波长控制信息转换为对应的指令(例如：功率控制信号)，再通过驱动器1015放大后发送给硅基芯片102。而ADC1012用于将硅基芯片102的监控光功率转换为数字信号后发送给控制器1011。具体地，控制子系统101通过多根光纤跟硅基芯片102的每一个微环的监控输出端波导连接，通过多个PIN二极管1014将硅基芯片中的多个微环的监控输出端的光功率转化为电流并通过TIAs1013放大转换为电压，再经ADC1012转换后，提供给控制器1011。硅基芯片102包括一个或者多个双微环硅基光开关1021，以及多个输入端口和输出端口。以图1的硅基芯片102示例为例，该硅基芯片的接口包括：4个光信号输入端口，4个光信号输出端口，以及跟控制子系统101相连接的电输入端口P1，P2，…,P12和监控端口M1，M2，…,M12。其中，一个双微环硅基光开关1021包括2个电输入端口和2个监控端口。需要说明的是，所述PIN二极管1014还可以集成在硅基芯片中。那么，控制子系统101和硅基芯片102可以使用电连接进行互连，而无需使用光纤。还需要说明的是，端口也是被称为接口。为了简化描述，本发明统称为端口。
还需要说明的是，图1所示的硅基芯片102的具体设计可以是多种结构。例如:如图1所示的BENES结构，或者是CrossBar结构或Switch-and-Select结构等。在图1中给出的BENES结构包括6个双微环硅基光开关1021，即S1，S2,…,S6。本发明对硅基芯片的具体设计结构不做任何限定，仅要求该芯片使用的基本单元是双微环硅基光开关，且双微环为并联结构。每个硅基芯片光信号端口，以及和控制子系统相连接的端口(或接口)数量取决于具体的结构设计。还需要说明的是，上述控制子系统1011和硅基芯片102可以由不同的制造商提供，其中控制子系统1011使用本发明提供的波长对准技术。
还需要说明的是，硅基芯片使用时其所处的外界环境在不断的变化，例如其输入光信号的波长和温度等。因此，控制子系统需要反复使用波长对准技术，保证光开关工作在谐振波长上。反复进行波长对准有时也被成为波长跟踪技术。为了简化描述，本发明对波长对准和波长跟踪统一称为波长对准。
图2给出了图1中一个双微环硅基光开关1021的结构示意图。具体地，该结构有并联的2个微环，2个加热电极H1和H2以及8个端口。其中，I1和I2为两个光信号输入端口，O1和O2为两个光信号输出端口，M1和M2为两个监控输出端口，另外两个端口TO1和TO2为连接加热电极的端口。端口TO1和TO2用于改变加载在加热电极的功率(后续简称为热调功率)从而达到调节微环的工作波长(或谐振波长)的目的。图中的t1，t2和t3为三个耦合区(例如：定向耦合器)的透过系数。还需要说明的是，图2中的TO1和TO2为图1中的P口(例如：P1和P2端口)。图1中的控制子系统1011通过TO1和TO2给硅基光开关的加热电极施加不同的电压，从而改变微环的温度以改变其工作波长，后续有时也称TO1和TO2为控制端口。
下面结合更多的附图，对本发明描述的波长对准技术进行描述。
图3给出了本发明提供的一种波长对准的流程示意图。需要说明的是，该步骤仅针对一个双微环硅基光开关。例如，针对图1中光开关1021。
S301：确定主环和次环；
具体地，可以通过获取两个微环的输入光功率来确定主环和次环。确定其中输入光功率较大的微环为主环，另外一个微环为次环。如果两个微环的功率相同，那么可以指定其中任意一个微环为主环，另外一个为次环。需要说明的是，所述输入光功率和通过M1/M2获取的监控光功率成正比。因此，还可以通过获得监控光功率来确定主环和次环。
S302:确定所述主环的第一热调功率，所述第一热调功率使所述主环的监控光功率最大，并将所述主环对应的热调电极设置为所述第一热调功率；
具体地，可以通过多次单独调节主环的热调功率，或者通过多次同时调节主环和次环的热调功率，来确定一个主环的热调功率。该热调功率使得主环的监控光功率为最大值。然后，通过控制端口调整主环对应的热调电极，即设置其功率为前述的热调功率值，从而使得主环的监控光功率最大。
S303:确定所述次环的第二热调功率，所述第二热调功率使所述主环的监控光功率最小，将所述次环对应的热调电极设置为所述第二热调功率。
具体地，可以通过多次单独调节次环的热调功率，来确定一个次环的热调功率。该热调功率使得主环的监控光功率为最小值。然后，通过控制端口调整次环对应的热调电极为该热调功率值，从而使得主环的监控光功率最小。
需要说明的是，上述第一热调功率、第二热调功率以及后续提到的第三热调功率和第四热调功率都是一个具体的数值。还需要说明的是，为了使得微环的工作波长和输入波长的差值尽量小，或者说降低波长对准的误差，可以使用如下的一种或者多种方法对上述步骤进行改进：
第一种：当在S302步骤中单独调节主环的热调功率时，可以采用类似的调整步长(又称为扫描粒度)来进行S302和S303步骤。并通过反复地执行这两个步骤来提升对准准确度；
第二种：当在第一次执行S302步骤时同时调节主环和次环的热调功率时，可以首先采用较粗的调整步长并同时调节主环和次环的热调功率执行S302步骤，然后再采用较小的调整步长执行步骤S303，然后采用更小的调整步长并仅调节主环的热调功率来执行步骤S302步骤。可选地，还可以继续降低调整步长值来执行步骤S303。然后，通过采用更小的调整步长执行S302或执行S302和S303来提升对准准确度。
其中，关于调整步长(或者扫描粒度)的描述和具体选择方式，参见实施例1-3的具体描述，此处不做赘述。
下面就上述方法中涉及的如何确定双微环硅基开关的谐振波长的理论进行详细介绍。
以离输入端口I1的微环的输入光功率较大为例(即主环为微环1)，根据微环的传输矩阵理论，可以推导出输入端口I1的光信号分别传输到监控端M1和M2的传输方程如下：
在公式(1)和(2)中，t1，t2和t3分别为三个定向耦合器的透过系数，而k1，k2和k3分别为这三个定向耦合器的耦合系数，j为复数的虚数单位；
ai为微环i(i＝1或2)的传输系数，可以通过下面的公式获得：
ai＝exp(-αL-jφi)，i＝1,2 (3)
在公式(3)中，L为微环波导(即微环)的周长，α为微环传输损耗系数，φi为光信号在微环中传输一周的相移。φi可以通过下面的公式获得：
φi＝2πngLΔλi/λ0 2(i＝1,2) (4)
在公式(4)中，ng为波导传输损耗系数，λ0为输入光信号的波长，Δλi为微环i的谐振波长(又称谐振峰)与输入波长λ0的偏移量。需要说明的是，当两个微环的谐振波长均为λ0时，φ1＝φ2＝0。
根据上述公式(1)和(2)可知，当有两个互不相关的输入光信号同时输入时，监控端M1的光功率PM1(后续简称主环的监控光功率)与φ1和φ2的关系可以表示如下：
在公式(5)中，Ei表示入射光信号Ii的光场分布，Pi为入射光信号的光功率，i＝1或2。f1和f2的引入是为了简化公式(5)，它们可以通过如下等式获得：
由公式(5)可以看出，主环的监控光功率PM1(φ1,φ2)随两个微环相移量变化而发生变化。图4给出了一个对该光功率值随微环相移量变化而变化的示意图。需要说明的是，图4中对光功率值进行了归一化处理，也就是说将所有的数值都除以了最大的光功率值，以保证图4中的数值在0-1之间波动。另外，对相位也进行了归一化处理，都除以π。还需要说明的是，图4给出的仅有一个输入端有光信号输入(即PI1不为0，而PI2为0)的情况，双端都有光信号输入的变化如图6或图8所示(即：PI1和PI2均不为0)。从图4可以看出，主环的监控光功率分布呈“马鞍型”分布，且当φ1＝φ2＝0时，图上对应的点称为鞍点S，即当两个微环的谐振波长的偏移量均为0时对应的点为鞍点。在这个鞍点上，在横轴方向上，主环的监控光功率最大，而在纵轴上，主环的监控光功率最小。由该图可知，鞍点是唯一的。需要说明的是，由公式(5)可得知，不论是两个光信号输入，还是单个光信号输入，以及/或者是其他参数设置的差异，主环的监控光功率分布规律都是类似的，即都有一个唯一的鞍点。
根据这一点发现，图3所示的方法通过所述步骤进行鞍点搜索来实现波长对准。该方法提供了较大的灵活性，能够适用于输入端口发生变化的场景，或者是双端同时输入的场景。此外，还可以通过反复执行其中的部分步骤，能够提升波长对准的准确度。
下面将基于上面所述的本发明涉及波长对准技术的共性方面，对本发明实施例进一步详细说明。需要说明的是，本发明的下述实施例中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。
实施例1：
本实施例提供了一种波长对准的方法，装置和系统。以该系统包括图1所示的控制子系统和包含一个双微环硅基光开关为例，其中所述波长对准的方法由控制子系统执行，并通过跟双微环硅基光开关的交互来完成波长对准。
图5给出了详细的步骤，具体包括：
S501:设置初始参数；
具体地，初始参数可以包括后续需要反复执行的步骤的执行次数(即循环次数或重复次数)，初始热调光功率值，热调功率每次调整的大小(即调整步长)等。如果循环次数设置为1，则说明仅需执行S503和S504一次，无需多次执行。或者可以通过设置为更高的数值，来提高波长对准的准确度。需要说明的是，这个步骤为可选步骤。具体的参数可以设置为默认数值，从而无需在进行波长对准前再次设置。一般地，重复次数为3次就可以达到比较好的对准准确度。本发明对具体重复次数不做任何限制。
S502:确定主环和次环；
该步骤跟图3中的S301类似，此处不再赘述。作为一种可能的实现方法，可以通过一组线性递增的热调功率值来同时热调两个微环，并获取两个微环的输入光功率。其中，获取输入光功率的方法有多种。例如：在输入端连接一条耦合波导来直接获取这个信息。又如：通过在微环上设置对应的监控端，通过监控端的输出电流来间接地获取输入光功率信息。以使用监控端为例，对于每一个微环获取的多个监控光功率取平均值。然后，对两微环的平均光功率进行对比，选择其中功率较大的作为主环，另外一个则为次环。需要说明的是，上述热调功率的范围需要能够覆盖微环谐振波长附近的区域，例如：±1nm(纳米)。这一组热调功率的个数(也成为热调步数)较少，例如：4-6个(步)。例如，如果热调功率2mW即可热调波长1nm，那么可以设置这一组热调功率为{1,2,3,4}，单位为mW。
表1进一步给出了该步骤的一种可能的具体实现流程，具体描述如下：
表1步骤S502的一种具体实现流程
需要说明的是，表1监控中获取的是监控端的监控电流，该数值跟监控端的监控功率成正比，而监控端的监控功率和输入端光功率也成正比。因此，可以通过比较电流值的大小来间接地判断功率值的大小。还需要说明的是，等待一定时间再测量监控电流是为了使得获得较为稳定的数据。需要说明的是，如果可以准确地获取输入光功率，那么无需多次获取光功率值，也无需进行平均处理，直接对获取的输入光功率值比较大小即可。表1给出的方法通过多次测量并且取平均值的方法，提高了功率值比较的准确度。
S503:确定所述主环的第一热调功率，所述第一热调功率使所述主环的监控光功率最大，并将所述主环对应的热调电极设置为所述第一热调功率；
该步骤跟图3中的S302类似，此处不再赘述。具体地，可以通过一组线性递增的热调功率值来热调主环，确定其中能够使主环的监控光功率最大的热调功率。需要说明的是，此步骤中的这组热调功率的范围要求覆盖整个自由空间范围(Free Space Range,FSR)，且步数较多。也就是在FSR范围内，进行热调功率细扫描。例如，如果热调的终止功率(又称最大热调功率)为Pmax，那么Pstep1可以设置为(Pmax-Pstart)/64,其中Pmax-Pstart必须要能够覆盖整个FSR，其中Pstart是最小的热调功率(或者初始热调功率)。
表2进一步给出了该步骤的一种可能的具体实现流程，具体描述如下：
表2步骤S503的一种具体实现流程
S504:确定所述次环的第二热调功率，所述第二热调功率使所述主环的监控光功率最小，将所述次环对应的热调电极设置为所述第二热调功率。
该步骤跟图3中的S303类似，此处不再赘述。该步骤的热调方法可以采用S503的细扫描方法，参见表2。主要的区别在于，本步骤是针对次环进行热调功率扫描，此外比较获得的是使IPDm最小的功率值值(Ps)，并将次环的热调功率设置为该值。
S505:是否达到循环次数？
判断步骤S503和步骤S504的循环次数是否达到预先指定的次数。
S506:方法结束。
图6在PM1(φ1,φ2)分布规律图上给出了一个本实施例方法能够实现的一种可能的搜索路径。如图6所示，Init表示的是光开关所处的初始位置，而鞍点S则是光开光应该要达到的目标位置。通过执行步骤S503，光开关所处的位置因主环的相移量改变而沿着横轴改变，达到主环监控功率的最大值，如图6中的步骤(i)。通过执行S504，光开关所处的位置随着次环的相移改变而沿着纵轴改变，达到主环监控功率的最小值，从而基本接近鞍点，从而实现了波长地准的目的,如图6中的步骤(ii)。此外，随着多次反复执行S503和S504，可以进一步提高波长对准的准确度。例如：如果图6中执行了步骤(ii)仅到达S点附近，这可以再一次执行S503和S504来最终达到S点。一般地，通过执行较少的次数既可达到S点，例如：2-3次。需要说明的是，为了进一步提高对准精度，还可以通过反复执行S502-S505步骤来实现。
需要说明的是，本发明的各个不同实施例中使用到的一组热调功率值可以使用具有典型规律的一组数值来进行热调，例如：实施例1和2中提到的线性递增，或者线性递减，非线性递增或者递减。本发明对具体如何选择这一组热调功率值不做任何限制。
实施例2：
本实施例提供了另一种波长对准的方法，装置和系统。以该系统包括图1所示的控制子系统和包含一个双微环硅基光开关为例，其中所述波长对准的方法由控制子系统执行，并通过跟双微环硅基光开关的交互来完成波长对准。
图7给出了详细的步骤，具体包括：
S701:设置初始参数；
此步骤类似S501，此处不再赘述。主要的区别在于，需要循环的步骤不同，具体可能为步骤S704，或者S704和S705。此外，步骤S703和S705的步骤类似，但是热调功率的调整步长有区别。
S702:确定主环和次环；
该步骤跟图3中的S502类似，此处不再赘述。
S703:确定所述主环的第一热调功率，所述第一热调功率使所述主环的监控光功率最大，并将所述主环对应的热调电极设置为所述第一热调功率；
具体地，该步骤是通过同时热调主环和次环来寻找目标的热调功率值。需要说明的是，类似实施例1，此步骤中的这组热调功率的范围也要求覆盖整个FSR。也就是在FSR范围内，进行热调功率扫描。不同的是，本步骤是进行粗扫描，也就是说功率调整步长值相对较大，例如：如果最大热调功率为Pmax，则调整步长为Pmax/16。
表3进一步给出了该步骤的一种可能的具体实现流程，具体描述如下：
表2步骤S703的一种具体实现流程
S704:确定所述次环的第二热调功率，所述第二热调功率使所述主环的监控光功率最小，将所述次环对应的热调电极设置为所述第二热调功率。
该步骤跟图5的步骤504类似，此处不再赘述。需要说明的是，此步骤使用的热调功率范围Prange和热调步长Pstep均比步骤S703的小。例如，步骤S704的热调功率范围只有步骤S703的1/8，Pstep仅为1/2。
S705:确定所述主环的第三热调功率，所述第三热调功率使所述主环的监控光功率最大，并将所述主环对应的热调电极设置为所述第三热调功率；
该步骤跟步骤S703类似。主要的区别在于如下三点：
第一：通过单独调整主环的热调功率来确定第三热调功率；
第二：该步骤使用的Prange和Pstep均比步骤S704的小。例如：步骤S705的热调功率范围只有步骤S704的1/8，Pstep仅为步骤S704的1/2。
S706:是否达到循环次数？
判断步骤S707的循环次数是否达到预先指定的次数。需要说明的是，如果循环次数设置为0，则无需执行步骤S707。
S707:确定所述次环的第四热调功率，所述第四热调功率使所述主环的监控光功率最小，并将所述次环对应的热调电极设置为所述第四热调功率；
该步骤根步骤704类似。唯一的区别是：该步骤比其之前一个步骤采用的Prange和Pstep值更小，这样做可以减少扫描次数，提高微环调整波长对准的速度。
需要说明的是，上述步骤704，705和707中的调整范围和步骤也可以保持相同。
还需要说明的是，需要循环的步骤还可以包括步骤S703。例如：将图7中的步骤S707替换为步骤703。又如：在步骤S707的基础上再增加S703。
S708:方法结束。
图8在PM1(φ1,φ2)分布规律图上给出了一个本实施例方法能够实现的一种可能的搜索路径。如图8所示，Init表示的是光开关所处的初始位置，而鞍点则是光开光应该要达到的目标位置。通过执行步骤S703，光开关所处的位置因主环和次环的相移量同时改变而改变，向鞍点靠近，如图8中的步骤(i)。通过执行S704，光开关所处的位置随着次环的相移改变而沿着纵轴改变，接近主环监控功率的最小值，从而更接近鞍点，如图8中的步骤(ii)。通过执行S705，光开关所处的位置随着主环的相移改变而沿着横轴改变，接近主环监控功率的最大值，如图6中的步骤(iii)。通过执行S707，光开关所处的位置随着次环的相移改变而沿着纵轴改变，从而实现了波长对准的目的，如图8中的步骤(iv)。需要说明的是，图8的示例是一个通过一次粗调(步骤S703)，和三次较细步长的调整来实现波长对准的。其中，三次较细步骤的调整分别调整微环的热调功率使得光开关在PM1(φ1,φ2)分布规律图上所处的位置进行了一次横轴和两次纵轴的移动。在实际应用中，这个较细步骤地调整可以只进行两次或者进行更多次，例如：4次。本发明对此不作任何限制。另外，对于光开关在PM1(φ1,φ2)分布规律图上所处的位置是先进行横轴的改变还是纵轴的改变，本发明也不作限制。此外，通过多次反复执行S707或者S707和S705，可以进一步提高波长对准的准确度。需要说明的是，为了进一步提高对准精度，还可以通过反复执行S702-S708步骤来实现。
实施例3：
本实施例提供了又一种波长对准的方法，装置和系统。以该系统包括图1所示的系统为例，即包含一个由6个硅基光开光组成的硅基芯片。其中，所述波长对准的方法由控制子系统执行，并通过跟双微环硅基光开关的交互来完成波长对准。
图9给出了执行步骤，具体描述如下。
S901：确定光开关的调整顺序；
具体地，因为一个硅基芯片包含了多个开关，从而需要确定对每一个光开关的调整顺序。一般地，根据光信号的流向来确定调整顺序。以图1中的硅基芯片为例，波长对准操作的顺序为从左到右的顺序进行调整。具体地，可以通过先同时调整光开关S1和S2，然后同时调整S3和S4，最后同时调整S5和S6的顺序。或者，以任一顺序分别调整S1和S2，两个光开关都调整完毕后再按照处理S3和S4。例如：按照S1,S2,S4,S3,S5,S6的顺序或者S1,S2,S3,S4,S6，S5的顺序。需要说明的是，本发明对具体需要进行波长对准的硅基芯片结构(即具体包含的光开关个数和组成方式)不做任何限定。S902:根据确定的光开关调整顺序，对一个或者多个光开关进行波长对准。
具体地，对每一个或者每一组光开关采取实施例1或者实施例2的方法来对每一个光开关进行波长对准。
需要说明的是，还可以仅对一个硅基芯片包含的部分光开关进行波长对准。该部分光光开关的选择取决于硅基芯片的具体应用场景。例如：如果仅需要调整图1所示的S1,S3和S5。那么，如果根据光信号的流向来确定调整顺序，则可以确定调整顺序为S1，S3，S5。
本实施例提供的波长对准方法用于调整一组硅基光开关。通过合理的安排调整顺序，可以实现快速的波长对准。此外，该方法适用于多输入，或者是单输入但是输入端不断变化的情况，具备了很好的灵活性，可以满足对应的需求。
实施例4：
图10为一种可能波长对准装置的硬件结构示意图。该网络设备包括处理单元1001、发送单元1002和接收单元1003。需要说明的是，该装置可以用于实现上述实施例1-3里提及的不同行为的装置，通过跟光开关进行交互以实现简单灵活的波长对准。下面将给出一些例子。还需要说明的是，发送单元有多个，一般为电路；而接收单元也有多个，通常为光接收二极管。
在一种可能的实现中，该装置用于实现图5所示的方法。具体地，所述处理单元1001用于执行图5中的内部处理步骤，发送单元1002用于发送调整热调功率的控制信息给光开关，接收单元1003则用于接收光开关的监控光功率信息。
在另一种可能的实现中，该装置用于实现图7所示的方法。具体地，所述处理单元1001用于执行图7中的内部处理步骤，发送单元1002用于发送调整热调功率的控制信息，接收单元1003则用于接收监控光功率信息。
在又一种可能的实现中，该装置用于实现图9所示的方法。具体地，所述处理单元1001用于执行图9中的内部处理步骤，发送单元1002用于发送调整热调功率的控制信息，接收单元1003则用于接收监控光功率信息。
需要说明的是，图10所述的装置为图1所示的控制子系统，其控制和交互的对象是光开关。该装置还可能包含的组件和具体相关说明参见图1针对控制子系统的说明，此处不再赘述。还需要说明的是，上述处理单元、发送单元和接收单元也可以替换为处理器、发送器和接收器。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，随机接入存储器等。具体地，例如：上述处理单元或处理器可以是中央处理器，通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。上述的这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
当使用软件实现时，上述实施例描述的方法步骤可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
最后应说明的是：以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (20)
1.一种波长对准方法，用于硅基双微环光开关，其特征在于，所述方法包括：
确定所述双微环的一个微环为主环，另一个微环为次环，所述主环的输入光功率不小于所述次环的输入光功率；
顺序执行：
A1：确定所述主环的第一热调功率，所述第一热调功率使所述主环的监控光功率最大，并将所述主环对应的热调电极设置为所述第一热调功率；
A2：确定所述次环的第二热调功率，所述第二热调功率使所述主环的监控光功率最小，并将所述次环对应的热调电极设置为所述第二热调功率。
2.如权利要求1所述的波长对准方法，其特征在于，所述确定所述主环的第一热调功率包括：用一组热调功率值来热调所述主环，并确定所述一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最大的热调功率值为所述第一个热调功率。
3.如权利要求1或2所述的波长对准方法，其特征在于，所述确定所述次环的第二热调功率具体包括：用另一组热调功率值来热调所述次环，并确定所述另一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最小的热调功率值为所述第二个热调功率。
4.如权利要求1-3任一所述的波长对准方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述顺序执行步骤A1和A2后，至少执行所述步骤A1和A2一次。
5.如权利要求1所述的波长对准方法，其特征在于，所述方法还包括：
A3：确定所述主环的第三热调功率，所述第三热调功率使所述主环的监控光功率最大，并将所述主环对应的热调电极设置为所述第三热调功率。
6.如权利要求5所述的波长对准方法，其特征在于，所述确定所述主环的第一热调功率具体包括：用一组热调功率值来同时热调所述主环和所述次环，并确定所述一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最大的热调功率值为所述第一热调功率。
7.如权利要求5-6任一所述的波长对准方法，其特征在于，所述确定所述次环的第二热调功率具体包括：用另一组热调功率值来热调所述次环，并确定所述一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最小的热调功率值为所述第二个热调功率。
8.如权利要求5-7任一所述的波长对准方法，其特征在于，所述确定所述次环的第三热调功率具体包括：用又一组热调功率值来热调所述主环，并确定所述又一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最大的热调功率值为所述第三个热调功率。
9.如权利要求5-7任一所述的波长对准方法，其特征在于，所述方法包括：在所述顺序执行步骤A1-A3后，至少再执行所述步骤A2一次。
10.一种波长对准装置，用于一个硅基双微环光开关，其特征在于，所述装置包括：处理器，发送器和接收器，其中：
所述接收器，用于获取所述硅基双微环光开关的监控光功率；
所述处理器，用于执行如下步骤：
确定所述双微环的一个微环为主环，另一个微环为次环，所述主环的输入光功率不小于所述次环的输入光功率；
顺序执行：
A1：确定所述主环的第一热调功率，所述第一热调功率使所述主环的监控光功率最大；
A2：确定所述次环的第二热调功率，所述第二热调功率使所述主环的监控光功率最小；
所述发送器，用于：
发送一个控制指令给所述硅基双微环光开关，以使得所述主环的热调电极设置为所述第一热调功率；
发送另一个控制指令给所述硅基双微环光开关，以使得所述次环的热调电极设置为所述第二热调功率。
11.如权利要求10所述的波长对准装置，其特征在于，所述确定所述主环的第一热调功率具体包括：用一组热调功率值来热调所述主环，并确定所述一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最大的热调功率值为所述第一个热调功率。
12.如权利要求10或11所述的波长对准装置，其特征在于，所述确定所述次环的第二热调功率具体包括：用另一组热调功率值来热调所述次环，并确定所述另一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最小的热调功率值为所述第二个热调功率。
13.如权利要求10-12任一所述的波长对准装置，其特征在于，所述处理器在所述顺序执行步骤A1和A2后，至少执行所述步骤A1和A2一次。
14.一种波长对准装置，用于一个硅基双微环光开关，其特征在于，所述装置包括：处理器，发送器和接收器，其中：
所述接收器，用于获取所述硅基双微环光开关的监控光功率；
所述处理器，用于执行如下步骤：
确定所述双微环的一个微环为主环，另一个微环为次环，所述主环的输入光功率不小于所述次环的输入光功率；
顺序执行：
A1：确定所述主环的第一热调功率，所述第一热调功率使所述主环的监控光功率最大；
A2：确定所述次环的第二热调功率，所述第二热调功率使所述主环的监控光功率最小；
A3：确定所述主环的第三热调功率，所述第三热调功率使所述主环的监控光功率最大；
所述发送器，用于：
发送一个控制指令给所述硅基双微环光开关，所述主环的热调电极设置为所述第一热调功率；
发送另一个控制指令给所述硅基双微环光开关，所述次环的热调电极设置为所述第二热调功率；
发送又一个控制指令给所述硅基双微环光开关，所述主环的热调电极设置为所述第三热调功率。
15.如权利要求14所述的波长对准装置，其特征在于，所述确定所述主环的第一热调功率具体包括：用一组热调功率值来同时热调所述主环和所述次环，并确定所述一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最大的热调功率值为所述第一热调功率。
16.如权利要求14-15任一所述的波长对准装置，其特征在于，所述确定所述次环的第二热调功率具体包括：用另一组热调功率值来热调所述次环，并确定所述一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最小的热调功率值为所述第二个热调功率。
17.如权利要求14-16任一所述的波长对准装置，其特征在于，所述确定所述次环的第三热调功率具体包括：用又一组热调功率值来热调所述主环，并确定所述又一组热调功率值中使所述主环的监控光功率最大的热调功率值为所述第三个热调功率。
18.如权利要求14-17任一所述的波长对准装置，其特征在于，所述处理器在所述顺序执行A1-A3后，至少执行所述步骤A2一次。
19.一种波长对准系统，所述系统包括硅基芯片和波长对准装置，其中：
所述硅基芯片包括多个硅基双微环光开关；
所述波长对准装置为权利要求10-18任一所述的波长对准装置；
所述波长对准装置通过所述接收器接收所述硅基芯片的多个硅基双微环光开关的监控光功率，通过所述发送器发送一个或多个控制指令给所述硅基芯片的多个硅基双微环光开关，所述一个或者多个控制指令用于设置热调功率。
20.如权利要求19所述的系统，所述波长对准装置中的处理器还用于：根据所述硅基芯片的结构，确定针对所述多个硅基双微环光开关的波长对准顺序。
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