CN115473604A - 一种光信号的控制方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种光信号的控制方法以及相关装置，用于提升硅基液晶LCOS的反射光栅状态切换速度。本申请实施例方法包括：根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值，性能函数指示反射光栅位移前后的像素灰度差异，位移值为反射光栅在端口方向相对于光斑中心的位移值,光斑中心为光信号入射在反射光栅的像素所形成的光斑的中心。根据位移值调整反射光栅。
Description
技术领域
本申请实施例涉及光通信领域，尤其涉及一种光信号的控制方法及相关装置。
背景技术
可重构光分插复用器(reconfigurable optical add/drop multiplexer，ROADM)是大容量、低时延、高可靠性的光通信网络的核心器件之一，在光网络的作用越来越凸显。ROADM通过远程的重新配置，可以动态上下业务波长，从而实现业务的灵活调度，便于进行网络规划，降低运营费用。
波长选择开关(wavelength selective switch,WSS)是实现ROADM的核心器件。WSS 主要包含一个切换通道的阵列，可以使光的不同波长在物理上不需要进入不同的端口就进行发散。硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCOS)是一种实现WSS的技术，LCOS是一种基于反射模式矩阵液晶器件，这种矩阵液晶器件采用互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)技术在硅芯片上加工制作而成。LCOS的工作原理是通过在LCOS的不同像素点(pixel)上加载不同的电压，由于液晶的双折射效应，不同的电压将对应不同的像素点的灰度，不同像素灰度对应不同的相位延迟量，从而可以形成一个类似于光栅的结构。
在实际应用中，由于LCOS的像素起始态和结束态的灰度差异大，LCOS的像素灰度变化需要一定的响应时间，导致WSS的端口切换速度慢。
发明内容
本申请实施例提供了一种光信号的控制方法及相关装置，用于提升WSS的切换速度。
本申请实施例第一方面提供了一种光信号的控制方法，该方法可以由WSS执行，也可以由WSS的部件，例如LCOS的处理器、芯片、或芯片系统等执行，还可以由能实现全部或部分WSS功能的逻辑模块或软件实现。该方法包括根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值。该性能函数指示反射光栅位移前后的像素灰度差异，具体的，该性能函数指示反射光栅起始态像素灰度和结束态像素灰度之间的差异，性能函数的计算值越小，该灰度差异越小。起始态像素灰度为反射光栅位移之前的稳态像素灰度，结束态像素灰度为反射光栅位移之后的稳态像素灰度。该位移值为反射光栅在端口方向相对于光斑中心的位移值,光斑中心为光信号入射在反射光栅的像素所形成的光斑的中心。根据位移值调整反射光栅，以使得反射光栅在切换前后的灰度差异减小。
本申请实施例中性能函数可以指示光栅位移之前的起始态的像素灰度与位移之后的结束态的像素灰度之间的灰度差异，因此LCOS可以根据性能函数确定出反射光栅起始态和结束态像素灰度差异比较小的位移值，并根据该位移值调整反射光栅，以使得反射光栅结束态的像素灰度与起始态的像素灰度差异减小，从而提升LCOS的反射光栅状态切换时间，进而提升了WSS中光信号的端口切换速度。
一种可能的实施方式中，根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值之前，根据起始态的光栅周期确定反射光栅的起始态的像素灰度，起始态的像素灰度值为反射光栅位移之前的稳态像素灰度。根据结束态的光栅周期确定反射光栅的结束态的像素灰度，结束态的像素灰度为反射光栅位移之后的稳态像素灰度。根据起始态的像素灰度和结束态的像素灰度确定灰度差值。基于光斑的光强分布和灰度差值确定性能函数。
本申请实施例中性能函数基于入射光斑的光强分布以及起始态和结束态的像素灰度差值确定，因此，性能函数反映LCOS的反射光栅状态变换前后所有像素的灰度差异，提升了本申请实施例光信号控制方法的适用性。
一种可能的实施方式中，LCOS根据位移值调整光栅包括LCOS根据位移值调整反射光栅的灰度分布。具体的，LCOS将反射光栅在端口方向上的第i个像素的灰度调整为第i-t个像素的灰度，即相当于将反射光栅位移了t个像素。
本申请实施例中LCOS通过调整反射光栅的灰度分布实现对反射光栅在端口方向上的位移，提升了方案的灵活性。
一种可能的实施方式中，起始态的光栅周期和结束态的光栅周期不同。
一种可能的实施方式中，反射光栅起始态的相位和反射光栅结束态的最大相位不同。
本申请实施例中LCOS的反射光栅在起始态和结束态的周期或相位不同，从而提升LCOS 的从起始态切换至结束态的动态切换特性。
一种可能的实施方式中，根据灰度阈值确定选择函数，选择函数用于筛选反射光栅结束态的像素灰度，基于选择函数确定性能函数。具体的，当反射光栅结束态的某一个像素灰度大于灰度阈值时，选择函数的取值为0，即该像素的对应的灰度差异不计入性能函数。当反射光栅结束态的某一个像素灰度小于或等于灰度阈值时，选择函数的取值为1，即该像素的对应的灰度差异计入性能函数。
本申请实施中选择函数筛选了反射光栅结束态的像素灰度，使得LCOS在计算性能函数时只考虑对反射光栅的切换时间影响比较大的像素，从而提升了性能函数的计算速度。
一种可能的实施方式中，根据灰度阈值确定选择函数之前，根据反射光栅的像素灰度的切换时间确定灰度阈值，像素灰度的切换时间包括像素的最大灰度切换到预设像素灰度的时间。
本申请实施例中LCOS可以根据反射光栅的最大灰度切换到各个灰度的切换时间选择合适的灰度阈值，从而可以根据不同场景选择合适的灰度阈值，提升了本申请实施例中确定灰度阈值的灵活性。
一种可能的实施方式中，LCOS也可以根据反射光栅的最大灰度设置灰度阈值。包括将最大灰度设置为灰度阈值，或者，将最大灰度按照一定比例的灰度值设置灰度阈值，例如，将最大灰度值的50％设置为灰度阈值。
本申请实施例中LCOS还可以直接根据反射光栅的像素的最大灰度，按照一定比例设置灰度阈值，提升了本申请实施例中确定灰度阈值的灵活性。
一种可能的实施方式中，根据灰度阈值确定选择函数的过程包括：当灰度阈值为像素的最大灰度，则根据最大灰度确定选择函数。
本申请实施例中当LCOS的灰度阈值为像素的最大灰度时，LCOS的在计算性能函数时考虑了所有像素起始态与结束态的灰度差异，从而减少了LCOS在调整反射光栅时的功率过冲。
一种可能的实施方式中，根据位移值调整反射光栅包括过程包括当反射光栅的像素灰度或周期变化时，根据位移值调整反射光栅。
本申请实施例中LCOS在反射光栅从起始态向结束态的动态切换过程中调整反射光栅的位移，反射光栅在起始态和结束态的像素灰度以及周期会发生变化，LCOS在反射光栅的像素灰度和周期发生变化时根据位移值调整反射光栅，提升LCOS的动态切换性能。
本申请实施例第二方面提供了一种光器件，光器件包括：
接口单元，用于输入或输光信号。
处理单元，用于根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值，性能函数指示反射光栅位移前后的像素灰度差异，位移值为反射光栅在端口方向相对于光斑中心的位移值, 光斑中心为光信号入射在反射光栅的像素所形成的光斑的中心。
处理单元还用于根据位移值调整反射光栅。
一种可能的实施方式中，处理单元还用于：根据起始态的光栅周期确定反射光栅的起始态的像素灰度，起始态的像素灰度值为反射光栅位移之前的像素灰度。根据结束态的光栅周期确定反射光栅的结束态的像素灰度，结束态的像素灰度为反射光栅位移之后的像素灰度。根据起始态的像素灰度和结束态的像素灰度确定灰度差值。基于光斑的光强分布和灰度差值确定性能函数。
一种可能的实施方式中，起始态的光栅周期和结束态的光栅周期不同。
一种可能的实施方式中，处理单元还用于根据灰度阈值确定选择函数，选择函数用于筛选反射光栅结束态的像素灰度。基于选择函数确定性能函数。
一种可能的实施方式中，处理单元还用于：根据反射光栅的像素灰度的切换时间确定灰度阈值，像素灰度的切换时间包括像素的最大灰度切换到预设像素灰度的时间。
一种可能的实施方式中，处理单元还用于：若灰度阈值为像素的最大灰度，则根据最大灰度确定选择函数。
一种可能的实施方式中，所处理单元具体用于：当反射光栅的像素灰度或周期变化时，根据位移值调整反射光栅。
本申请实施例第三方面提供了一种光器件，包括：
输入端口、输出端口、光栅和硅基液晶LCOS，输入端口用于将光信号入射到光栅，输出端口用于输出所述LCOS反射的出射光信号，光栅用于将光信号分解为不同波长的光信号，LCOS用于执行上述第一方面或第一方面任一种可能的实施方式所提供的方法。
本申请实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，包括指令，当指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面或第一方面任一种可能的实施方式所提供的方法。
本申请实施例第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面或第一方面任一种可能的实施方式所提供的方法。
附图说明
图1a为本申请实施例提供的一种波长选开关的结构示意图；
图1b为本申请实施例提供的一种波长选择开关的原理示意图；
图2为本申请实施例提供的一种光信号控制方法流程示意图；
图3为本申请实施例提供的确定灰度阈值的示意图；
图4a为本申请实施例提供的一种选择函数的示意图；
图4b为本申请实施例提供的另一种选择函数的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种确定位移值的流程示意图；
图6a为本申请实施例提供的一种性能函数与位移值的关系示意图；
图6b为本申请实施例提供的一种切换时间与位移值的关系示意图；
图7为本申请实施例提供的一种起始态和结束态的灰度示意图；
图8为本申请实施例提供的一种起始态和结束态的光栅形貌示意图；
图9为本申请实施例提供的一种位移值优化前后的功率示意图；
图10为本申请实施例提供的一种光器件的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的另一种光器件的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种光信号的控制方法以及相关装置，用于提升波长选择开关的切换速度。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)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。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
以下，对本申请中的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。
可重构光差分复用器(reconfigurable optical add/drop multiplexer，ROADM)是一种使用在密集波分复用系统中的器件或设备，ROADM通过远程的重新配置，可以动态上路(add)或下路(drop)业务波长。ROADM可以根据需要指配上下业务的波长，从而实现业务的灵活调度。
波长选择开关(wavelength selective switch,WSS)是实现ROADM的核心器件。WSS主要包含一个切换通道的阵列，可以使光的不同波长在物理上不需要进入不同的端口就进行发散。有几种技术可以实现WSS的核心功能，例如微机电系统(microelectromechanicalsystems,MEMS)、液晶(liquid crystal,LC)和硅基液晶(liquid crystal on silicon,LCoS)。
下面结合附图对本申请实施例提供的光信号控制方法及相关装置进行介绍：
请参阅图1a，图1a为基于LCOS的波长选择开关WSS的一个结构示意图。WSS包含多个端口101，作为入射光信号的输入端口，或作为出射光信号的输出端口。入射光信号从输入端口进入WSS后，先经过晶体或者偏振分束器102(polarization beam splitter， PBS)分离为两个偏振态正交的光束，然后旋转其中的一束光的偏振态，使两束光的偏转态与LCOS106工作偏振态对准。若使用偏振无关的LCOS106，则不需要晶体或者偏振分束器102。偏振转换后的入射光信号经过透镜104入射到周期光栅105上，周期光栅105是一个色散元件，周期光栅105用于将入射光信号分解为具有不同波长的光信号，并将光信号传输至LCOS106。
LCOS106中形成的光栅与周期光栅105并不相同，周期光栅105是物理实体，LCOS106 中形成的光栅是等效光栅，也称反射光栅。不同波长的光信号从周期光栅105以不同角度射出，经过透镜104后入射至LCOS106的不同区域。通过调节LCOS106的不同区域的光栅的灰度分布，就可以控制相对应的波长实现在波长方向107垂直的端口方向108上的角度偏转，角度偏转后的光信号入射到傅里叶透镜103，傅里叶透镜103对光信号进行位置偏移，位置偏移后的光信号耦合到特定的输出端口。控制LCOS106一个区域的光栅的灰度分布，就可以实现入射到该区域的光信号从不同的输出端口输出。
请参阅图1b，图1b为基于LCOS的WSS的原理示意图。其中a图为波长方向的光信号示意图，b图为端口方向的光信号示意图。如a图所示，入射光信号通过输入端口入射到光路，经过透镜(Lens)聚焦和光栅(Grating)器件后，入射光信号在LCOS的波长方向展开，并分别入射到LC0S的不同像素上。如b图所示，LCOS通过控制反射光栅的周期和相位，从而在端口方向上调节衍射光的衍射角，改变衍射光的输出端口。
下面以基于LCOS的WSS为例，详细介绍本申请实施例中提供的光信号控制方法。
本申请实施例提供的方法可以由WSS执行，也可以由WSS的部件，例如LCOS的处理器、芯片、或芯片系统等执行，还可以由能实现全部或部分WSS功能的逻辑模块或软件实现。
请参阅图2，图2为本申请实施例中提供的一种光信号控制方法的流程示意图。本申请实施例中提供的光信号控制方法的一个流程包括：
201.确定像素灰度阈值和选择函数。
本申请实施例中WSS通过改变LCOS的反射光栅的灰度(gray level，GL)，从而达到切换光信号的输出端口的目的，因此，WSS的动态切换性能是由LCOS的每个像素的响应叠加决定。LCOS的像素灰度变化的满足如下物理特性，即LCOS灰度变化的起始态和结束态的灰度差值越大，切换时间越长，并且结束态的灰度值越小，切换时间越长，切换后的灰度值越大，切换时间越短。基于LCOS的物理特性，反射光栅的切换时间主要取决于LCOS 中响应最慢的像素的切换时间，而LCOS中响应最慢的几个像素往往是结束态像素灰度比较低的像素。
本申请实施例中LCOS可以根据反射光栅的像素灰度的切换时间确定灰度阈值，也可以根据反射光栅像素的最大灰度值确定灰度阈值，该像素灰度的切换时间包括像素从最大灰度切换的预设像素灰度的时间，该预设灰度包括LCOS的反射光栅所有可能出现的灰度值。LCOS确定灰度阈值之后，基于灰度阈值确定选择函数，选择函数用于筛选反射光栅结束态的像素灰度。
下面结合图3介绍LCOS确定像素灰度阈值和选择函数的过程。请参图3，图3为结束态像素灰度与切换时间的示意图。图3中横坐标表示反射光栅结束态的像素灰度，纵坐标表示反射光栅从像素的最大灰度切换到结束态灰度的切换时间。从图中可以看出，当结束态的像素灰度越大，切换时间越短，当结束态的像素灰度越小时，切换时间越长。
LCOS从切换时间曲线中标定出最短切换时间Tmin，并将根据最短切换时间Tmin确定灰度阈值。例如，LCOS将2倍的最短切换时间Tmin对应的结束态像素灰度确定为灰度阈值GLth。可以理解的是，LCOS可以针对不同的应用场景所确定的灰度阈值GLth不同。例如，LCOS也可以将1.5倍的最短切换时间或者3倍的最短切换时间所对应的结束态像素灰度确定为灰度阈值GLth。
LCOS也可以根据反射光栅的像素最大灰度确定灰度阈值。例如，LCOS可以反射像素的最大灰度GLmax将灰度阈值，再例如，LCOS可以将反射光栅像素的最大灰度GLmax的40％或50％确定为灰度阈值。
LCOS根据灰度阈值确定选择函数，选择函数函数满足如下公式(1)：
根据上述公式(1)可知，当LCOS的第i个像素的灰度值小于或等于灰度阈值GLth时，选择函数g(GLi)＝1，当LCOS的第i像素的灰度值大于灰度阈值GLth时，选择函数g(GLi)＝0。
本申请实施中LCOS确定选择函数之后，基于该选择函数确定性能函数，LCOS根据选择函数确定性能函数的过程在步骤203中进行介绍。
202.确定起始态的像素灰度、结束的像素灰度和光强分布。
LCOS在确定性能函数之前，先确定起始态的像素灰、结束态的像素灰度和光强分布。具体的，LCOS根据起始态的光栅周期确定反射光栅起始态的像素灰度，根据结束态的光栅周期确定结束态的像素灰度。起始态的像素灰度为反射光栅在端口方向位移之前的稳态像素灰度，即反射光栅在像素灰度和周期变化之前初始状态。结束态的像素灰度为反射光栅在端口方向位移之后的稳态像素灰度，即反射光栅在像素灰度和周期变化之后的结束状态。
在一个示例中，LCOS起始态的像素灰度
满足如下公式(2)，LCOS结束态的像素灰度
满足如下公式(3)：
其中，i表示LCOS端口方向的第i个像素，i0表示光斑中心对应的像素，t表示反射光栅在端口方向位移值，Tstart表示起始态的光栅周期，Tend表示结束态的光栅周期，GLmax为LCOS的像素的最大灰度值。
本申请实施例中入射的信号光在LCOS上所形成的光斑沿端口方向的光强分布满足如下公式(4)：
其中，i表示LCOS端口方向的第i个像素，i0表示光斑中心对应的像素，δ0为光斑半径， p为LCOS像素尺寸。
LCOS根据起始态的像素灰度和结束态的像素灰度确定灰度差值，并根据灰度差值和光强分布确定性能函数，该性能函数指示反射光栅在端口方向位移前后像素灰度差异。性能函数满足如下公式(5)：
其中，t表示反射光栅在端口方向的位移值，N表示反射光栅在端口方向上像素总个数，
表示起始态的第i个像素灰度值，
表示结束态的第i+t个像素灰度值,
表示结束态的第i+t个像素的选择函数。
本申请实施例中，LCOS在不同的灰度阈值下所对应选择函数和性能函数不同。当LCOS 确定灰度阈值为小于反射光栅的像素的最大值时，性能函数满足公式(5)。当LCOS确定灰度阈值为反射光栅的像素的最大值时，即选择函数总是为1，从而性能函数能够简化为如下公式(6)：
请参阅图4a，图4a为灰度阈值小于像素的最大灰度时的选择函数的示意图。其中上图虚线为反射光栅起始态的像素灰度，实线为反射光栅结束态的像素灰度。下图为对应结束态的像素灰度的选择函数。从图4a中反射光栅像素的最大灰度为255，灰度阈值为128，当反射光栅的结束态的灰度值大于灰度阈值128，对应像素的选择函数取值为0。当反射光栅的结束态的灰度值小于或等于灰度阈值128，对应像素的选择函数取值为1。
请参阅图4b，图4b为灰度阈值小于像素的最大灰度时的选择函数的示意图。其中上图虚线为反射光栅起始态的像素灰度，实线为反射光栅结束态的像素灰度。下图为对应结束态的像素灰度的选择函数。从图4b中反射光栅像素的最大灰度为255，灰度阈值为255，当反射光栅的结束态的灰度值小于或等于灰度阈值255，对应像素的选择函数取值为1。
本申请实施例中性能函数可以指示光栅位移之前的起始态的像素灰度与位移之后的结束态的像素灰度之间的灰度差异，因此LCOS可以根据性能函数确定出反射光栅起始态和结束态像素灰度差异比较小的位移值，减少了灰度差异提升了LCOS的反射光栅从起始态到结束态的切换速度。
203.根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值。
本申请实施例中LCOS根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值，例如，性能函数可以参考公式(5)或公式(6)。LCOS从位移值为0开始遍历端口方向的位移值，根据每一个位移值计算性能函数并存储性能函数的计算值f(t)和对应的位移值t，当性能函数的计算值满足预设条件时，确定此时性能函数对应的位移值。
在一个示例中，LCOS根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值的过程包括： LCOS将性能函数的计算值最小时对应的位移值确定为目标位移值。
请参阅图5，图5为LCOS根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值的流程示意图。LCOS从位移值为0开始遍历计算性能函数并存储性能函数对应的计算值，直到位移值为2Tend或N中的较小值，其中N为LCOS在端口方向的像素个数，Tend表示LCOS位移结束态的光栅周期。当LCOS将所有的位移值遍历完成时，确定出当性能函数的取值最小时对应的位移值，该位移值LCOS确定出的目标位移值。
请参阅图6a，图6a为性能函数的计算值与位移值的关联关系的示意图。如图6a所示，图中横坐标为LCOS的反射光栅在端口方向的位移值，纵坐标为上述性能函数对应的计算值。图6a所示的性能函数的曲线为不同的位移值所对应的性能函数曲线，示例性的，该性能函数曲线为反射光栅的灰度阈值为80的性能函数曲线，而且反射光栅的起始态的周期为5且像素灰度递增，结束态的反射光栅周期为5且像素灰度递减。从该性能函数曲线中可以看出，当位移值为1时，性能函数的计算值最小，即反射光栅由起始态向结束态的像素灰度变化过程中，反射光栅位移1个像素，反射光栅起始态和结束态的灰度差异最小。
请参阅图6b，图6b为LCOS的反射光栅从起始态切换到结束态的时间与反射光栅位移值的对应关系示意图。如图6b所示，图中横坐标为LCOS的反射光栅在端口方向的位移值，纵坐标为反射光栅从起始态切换到结束态的切换时间。从图6b中可以看出，当反射光栅的位移值为1时，反射光栅的从起始态切换到结束态的切换时间最短。对比图6b和图6a 可以看出，反射光栅的切换时间曲线与反射光栅的性能函数曲线存在关联关系，即当性能函数的计算值最小时，对应的位移值下的反射光栅的切换时间越短。
请参阅图7，图7为反射光栅在不同位移值下起始态和结束态的灰度值示意图。其中 a图为反射光栅的位移值为4个像素时起始态和结束态的灰度值，b图为反射光栅的位移值为1个像素时起始态和结束态的灰度值。从图7中可以看出，当反射光栅的位移值为1 个像素时，避免起始态灰度从255切换到结束态为0的情况，从而大幅降低了反射光栅从起始态到结束态切换时间。a图中反射光栅的位移值为4时，反射光栅从起始态切换到结束态的时间为55.7ms，b图中反射光栅的位移值为1时，反射光栅从起始态切换到结束态的时间为24.8ms。
请参阅图8，图8为位移优化前后反射光栅的形貌对比示意图。其中a图为切换过程发生位移的起始态和结束态的光栅形貌示意图，b图为切换过程存在位移的起始态与结束态的光栅形貌示意图。对比a图和b图可以看出，切换过程中优化光栅位移之后，反射光栅起始态和结束态的灰度改变量减小，即光栅位移之后起始态和结束态的灰度差异变小，从而提升了反射光栅的切换速度。
请参阅图9，图9反射光栅位移优化前后的功率对比示意图。其中a图为反射光栅切换过程中没有位移的LCOS的功率曲线，b图为反射光栅切换过程中有位移优化的LCOS功率曲线。对比a图和b图可以看出，位移优化之前的LCOS存在约6dBm的功率过冲，而位移优化之后的LCOS不存在功率过冲。
204.根据位移值调整反射光栅。
LCOS根据性能函数确定出的位移值调整反射光栅。具体的，当反射光栅从起始态向结束态切换时，LCOS根据该位移值调整反射光栅，以使得反射光栅位移前后的灰度差异变小。可以理解的是，反射光栅从起始态向结束态切换的过程中，反射光栅的周期和相位发生变化，即反射光栅起始态的相位和周期与结束态的周期和相位不同。
本申请实施例中LCOS可以根据性能函数确定出反射光栅起始态和结束态像素灰度差异比较小的位移值，并根据该位移值调整反射光栅，以使得反射光栅结束态的像素灰度与起始态的像素灰度差异减小，从而提升LCOS的反射光栅状态切换时间以及减少反射光栅切换过程中的功率过冲，进一步提升了WSS中光信号的端口切换速度。
另外本申请实施例中提供的光信号的控制方法在无需改变光路、芯片结构或材料的情况下，该变了光信号的控制方法，提升了WSS的切换速率。
以上介绍了本申请实施例提供的信号处理方法，下面结合附图介绍本申请实施例涉及的相关装置。
请参阅图10，图10为本申请实施例提供的一种光器件的机构示意图。该光器件用于实现上述各实施例中的各个步骤，如图10所示，该光器件1000包括接口单元1001和处理单元1002。
接口单元1001，用于输入或输光信号。
处理单元1002，用于根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值，性能函数指示反射光栅位移前后的像素灰度差异，位移值为反射光栅在端口方向相对于光斑中心的位移值,光斑中心为光信号入射在反射光栅的像素所形成的光斑的中心。
处理单元1002还用于根据位移值调整反射光栅。
一种可能的实施方式中，处理单元1002还用于根据起始态的光栅周期确定反射光栅的起始态的像素灰度，起始态的像素灰度值为反射光栅位移之前的稳态像素灰度。根据结束态的光栅周期确定反射光栅的结束态的像素灰度，结束态的像素灰度为反射光栅位移之后的稳态像素灰度。根据起始态的像素灰度和结束态的像素灰度确定灰度差值。基于光斑的光强分布和灰度差值确定性能函数。
一种可能的实施方式中，起始态的光栅周期和结束态的光栅周期不同。
一种可能的实施方式中，处理单元1002还用于根据灰度阈值确定选择函数，选择函数用于筛选反射光栅结束态的像素灰度。基于选择函数确定性能函数。
一种可能的实施方式中，处理单元1002还用于根据反射光栅的像素灰度的切换时间确定灰度阈值，像素灰度的切换时间包括像素的最大灰度切换到预设像素灰度的时间。
一种可能的实施方式中，处理单元1002还用于若灰度阈值为像素的最大灰度，则根据最大灰度确定选择函数。
一种可能的实施方式中，处理单元1002具体用于当反射光栅的像素灰度或周期变化时，根据位移值调整反射光栅。
应理解以上光器件中单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且光器件中的单元可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现。也可以全部以硬件的形式实现。还可以部分单元以软件通过处理元件调用的形式实现，部分单元以硬件的形式实现。例如，各个单元可以为单独设立的处理元件，也可以集成在通信装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序的形式存储于存储器中，由光器件的某一个处理元件调用并执行该单元的功能。此外这些单元全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件又可以成为处理器，可以是一种具有信号的处理能力的集成电路。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个单元可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路实现或者以软件通过处理元件调用的形式实现。
在一个例子中，以上任一光器件中的单元可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(application specific integratedcircuit， ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)，或这些集成电路形式中至少两种的组合。再如，当光器件中的单元可以通过处理元件调度程序的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，CPU)或其它可以调用程序的处理器。再如，这些单元可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，SOC)的形式实现。
请参阅图11，图11为本申请实施例提供的一种光器件示意图，用于实现以上实施例中的操作。如图11所示，该光器件包括：输入端口1101、输出端口1102、光栅1103和硅基液晶LCOS1104，输入端口1101用于将光信号入射到光栅，输出端口1102用于输出所述LCOS反射的出射光信号，光栅1103用于将光信号分解为不同波长的光信号，LCOS1104 用于执行上述实施例中所述的方法。
上述光器件1000中的接口单元1001相当于光器件1100中的输入端口1101或输出端口 1102，光器件1000中的处理单元1002可以相当于光器件1100中的LCOS1104。
在本申请的另一个实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当设备的处理器执行该计算机执行指令时，设备执行上述方法实施例中光器件所执行的方法。
在本申请的另一个实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机执行指令，该计算机执行指令存储在计算机可读存储介质中。当设备的处理器执行该计算机执行指令时，设备执行上述方法实施例中光器件所执行的方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (17)
1.一种光信号的控制方法，其特征在于，包括：
根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值，所述性能函数指示所述反射光栅位移前后的像素灰度差异，所述位移值为所述反射光栅在所述端口方向相对于光斑中心的位移值,所述光斑中心为光信号入射在所述反射光栅的像素所形成的光斑的中心；
根据所述位移值调整所述反射光栅。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值之前，所述方法还包括：
根据起始态的光栅周期确定所述反射光栅的起始态的像素灰度，所述起始态的像素灰度值为所述反射光栅位移之前的稳态像素灰度；
根据结束态的光栅周期确定所述反射光栅的结束态的像素灰度，所述结束态的像素灰度为所述反射光栅位移之后的稳态像素灰度；
根据所述起始态的像素灰度和所述结束态的像素灰度确定灰度差值；
基于所述光斑的光强分布和所述灰度差值确定所述性能函数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述起始态的光栅周期和所述结束态的光栅周期不同。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据灰度阈值确定选择函数，所述选择函数用于筛选所述反射光栅结束态的像素灰度；
基于所述选择函数确定所述性能函数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据灰度阈值确定选择函数之前，所述方法还包括：
根据所述反射光栅的像素灰度的切换时间确定所述灰度阈值，所述像素灰度的切换时间包括像素的最大灰度切换到预设像素灰度的时间。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述灰度阈值确定选择函数包括：
若所述灰度阈值为所述像素的最大灰度，则根据所述最大灰度确定所述选择函数。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述位移值调整所述反射光栅包括：
当所述反射光栅的像素灰度或周期变化时，根据所述位移值调整所述反射光栅。
8.一种光器件，其特征在于，包括：
接口单元，用于输入或输光信号；
处理单元，用于根据性能函数确定反射光栅在端口方向的位移值，所述性能函数指示所述反射光栅位移前后的像素灰度差异，所述位移值为所述反射光栅在所述端口方向相对于光斑中心的位移值,所述光斑中心为光信号入射在所述反射光栅的像素所形成的光斑的中心；
所述处理单元还用于根据所述位移值调整所述反射光栅。
9.根据权利要求8所述的光器件，其特征在于，处理单元还用于：
根据起始态的光栅周期确定所述反射光栅的起始态的像素灰度，所述起始态的像素灰度值为所述反射光栅位移之前的稳态像素灰度；
根据结束态的光栅周期确定所述反射光栅的结束态的像素灰度，所述结束态的像素灰度为所述反射光栅位移之后的稳态像素灰度；
根据所述起始态的像素灰度和所述结束态的像素灰度确定灰度差值；
基于所述光斑的光强分布和所述灰度差值确定所述性能函数。
10.根据权利要求9所述的光器件，其特征在于，所述起始态的光栅周期和所述结束态的光栅周期不同。
11.根据权利要求9或10所述的光器件，其特征在于，所述处理单元还用于：
根据灰度阈值确定选择函数，所述选择函数用于筛选所述反射光栅结束态的像素灰度；
基于所述选择函数确定所述性能函数。
12.根据权利要求11所述的光器件，其特征在于，所述处理单元还用于：
根据所述反射光栅的像素灰度的切换时间确定所述灰度阈值，所述像素灰度的切换时间包括像素的最大灰度切换到预设像素灰度的时间。
13.根据权利要求11所述的光器件，其特征在于，所述处理单元还用于：
若所述灰度阈值为所述像素的最大灰度，则根据所述最大灰度确定所述选择函数。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的光器件，其特征在于，所处理单元具体用于：
当所述反射光栅的像素灰度或周期变化时，根据所述位移值调整所述反射光栅。
15.一种光器件，其特征在于，包括：
输入端口、输出端口、光栅和硅基液晶LCOS，所述输入端口用于将光信号入射到所述光栅，所述输出端口用于输出所述LCOS反射的出射光信号，所述光栅用于将光信号分解为不同波长的光信号，所述LCOS用于执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
17.一种计算机程序产品，其特征在于，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
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| CN202110656343.3A CN115473604A (zh) | 2021-06-11 | 2021-06-11 | 一种光信号的控制方法及相关装置 |
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