用于控制、监视可调谐光学装置和子组件并且与其进行通信的方法和设备制造方法及图纸

本公开提供了一种用于控制、监视光学装置、光子集成电路或子组件并且与其进行通信的设备。所述设备包括：光学装置或子组件；和现场可编程装置，包括耦合到所述光学装置或子组件的可编程硬件门。所述现场可编程装置可被配置成在门级实施多个功能以控制、监视所述光学装置或子组件并且/或者与其进行通信，所述多个功能中的每个功能被配置成作为并发进程来执行，而不使用微处理器或微控制器。此外，具有包括软件启用特征的现场可编程装置中心控制系统的可编程光学装置(例如可编程光发射机、光学子组件或基于可调谐激光器的收发机)提供基于例如实际业务流的全面的实时控制和监视功能性。

Method and apparatus for controlling and monitoring tunable optical devices and subassemblies and communicating with them

The present disclosure provides a device for controlling and monitoring an optical device, a photonic integrated circuit, or a sub component, and communicating with it. The device comprises an optical device or a sub assembly; and a field programmable device including programmable hardware gates coupled to the optical device or subassembly. The field programmable device can be implemented into multiple functions in the gate level to control and monitor the optical device or sub assembly configuration and / or communicate with them, the function of each of the plurality of functions are configured as concurrent processes to perform, without the use of a microprocessor or microcontroller. In addition, with software enabled features including on-site programmable optical device programmable device center control system (such as programmable optical transmitter, optical subassembly or transceiver based on tunable lasers) for providing the actual business flow comprehensive real-time control and monitoring functions based on.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制、监视可调谐光学装置和子组件并且与其进行通信的方法和设备根据35U.S.C.§119要求优先权本专利申请要求于2014年11月20日提交的名称为“用于控制可调谐光学装置和子组件的方法和设备(MethodsandApparatusforControllingTunableOpticalDevicesandSubassemblies)”的美国临时专利申请第62/082,545号的权利。

技术介绍
当今的基于光纤的网络使用收发机作为在光纤上和在其中信息在电子形式与光形式之间转换的网络中的其他点处传播的电子和光信号之间的接口。光学装置(包括光学、电子和光电装置和部件)用于传输、编码、接收和解码用于在光纤上传输的光学数据。光学装置介接到各种电子电路，所述电子电路用于控制装置和部件，并且介接发射和接收侧上的呈电子形式的数据，编码和解码电子数据，执行其他功能(如时钟恢复和错误修正)并实现控制电路系统环境所需的功能，所述电路系统环境包括温度、波长和其他可调谐激光器功能以及用于实现完全操作可调谐激光器和可调谐子组件的接口光学器件和电路的功能。基于可调谐激光器的可编程光学装置(例如发射机、光学子组件和收发机)需要许多控制系统来支持可调谐激光器的功能并支持控制、监视和通信功能性。广泛可调谐激光器包括多个部分，通常包括增益部分、可调谐相位部分和可调谐镜部分，且在一些设计中，还包含可调谐滤波器部分。调谐这些部分的物理参数导致对输出激光波长的调谐。可调谐激光器的其他参数包括光学数据调制器(不论其是集成的或者不是集成的)以及可使用本公开来提高其性能的其他功能，如功率控制、波长锁定、线宽变窄和控制、调制控制、更高阶调制等。现有技术参考文献的实例可包括光波技术期刊2000年8月第8期第18卷“用于密集波分复用的广泛可调谐SSG-DBR激光器的控制”(“ControlofWidelyTunableSSG-DBRLasersforDenseWavelengthDivisionMultiplexing”JournalofLightwaveTechnology,vol.18,No.8,August2000)；美国专利第6,954,476号；第6,788,719号；第6,690,693号；以及美国专利申请第2004/0120372号，以上专利的全部公开内容全文以引用方式并入本文。然而，已知现有技术可编程波长可调谐发射机(例如发射机光学子系统组件(transmitteropticalsubsystemassembly；TOSA)、收发机和其他通信光学子组件)不能实时编程，且因此在光学层缺乏灵活性和响应性。此外，由于现有装置缺乏实时可编程性，因此与数据中心网络的规划、构建、运行和维护相关的成本很高。
技术实现思路
应理解，上述大体说明和下述详细说明均为实例性的，且旨在提供对所描述的本技术或本公开的进一步解释。本公开大体上涉及光学装置和子组件，例如光学收发机、模块和子组件以及采用集成电子器件和光子集成电路及其组合的激光发射机和接收机。所述光学装置和子组件包括多个元件，例如与光调制器和半导体光放大器集成在同一基板上的广泛可调谐半导体激光器、非集成光学和光电元件、以及其他测量及控制装置和元件。在一个方面，提供一种用于控制、监视用于光学通信的光学装置、光子集成电路或子组件并且与其进行通信的设备。所述设备包括光学装置或子组件以及包括耦合到所述光学装置或子组件的可编程硬件门的现场可编程装置。所述现场可编程装置被配置成在门级实施多个功能以控制、监视所述光学装置或子组件并且/或者与其进行通信，所述多个功能中的每个功能被配置成作为并发进程来执行，而不使用微处理器或微控制器。在本公开的一个方面，一种光学通信系统包括：光学装置或子组件，包括与光调制器和半导体光放大器集成在同一基板上的可调谐激光器、非集成光学和光电元件；和现场可编程装置，包括耦合到所述光学装置或子组件以及所述激光发射机和接收机的可编程硬件门。所述现场可编程装置被配置成在门级实施多个功能，以控制、监视所述光学装置或子组件并且/或者与其进行通信，所述多个功能中的每个功能被配置成作为并发进程来运行，而不使用微处理器或微控制器。所述光学通信系统的所述现场可编程装置包括一个或多个现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray；FPGA)或可编程逻辑装置(programmablelogicdevice；PLD)。此外，所述光学通信系统的所述现场可编程装置可被配置成包括用于基于实际业务流对所述光学装置和子组件进行实时控制和监视的应用可编程接口(applicationprogrammableinterface；API)。另外，所述多个功能可被配置成在所述现场可编程装置中以不同的时钟信号来运行。此外，所述现场可编程装置可包括通信接口，所述通信接口包括至图形用户接口(graphicaluserinterface；GUI)或应用编程接口(API)的插口中的一者或两者，以允许控制、监视与所述光调制器和所述半导体光放大器集成在所述同一基板上的所述可调谐激光器、非集成光学和光电元件并且/或者与其进行通信。在另一方面，本公开包括实时可编程光学装置和子组件，例如波长可调谐发射机(例如：TOSA)、收发机和其他通信光学子组件。根据本公开，可经由应用可编程接口(API)访问的软件启用特征提供基于例如实际业务流对所述光学装置和子组件的全面的实时控制和监视。可编程性能够通过带宽的实时缩放和重新路由、从给定光纤方式的更高带宽提取以及数据中心网络的规划、构建、运行和维护的复杂性和相关成本的降低在光学层处实现前所未有的灵活性和响应性。在本公开的一个方面，提供可编程系统、方法和装置以控制、监视可调谐激光器、可调谐发射机、可调谐收发机可插拔件和子组件、以及板安装可调谐收发机和辅助集成或非集成光学器件、光电器件和/或电子器件并且与其进行通信。本文所述的系统、方法和装置实现用于设计、构建、生产和制造全功能可调谐激光器、可调谐发射机、可调谐收发机、可插拔件、子组件或板安装座的功能。本公开在包括现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑装置(PLD)电路系统架构的现场可编程装置中或结合微处理器或微控制器对所述可调谐激光器、收发机、模块或光学子组件实施监视和控制以及通信功能。FPGA电路系统和PLD电路系统两者均为可在制造后现场或实时编程/重新编程的可重新配置电路系统。根据本公开，所述光学装置或子组件的控制功能可在没有微控制器或微处理器的情况下实施。例如，包括控制功能在内的各种功能可在FPGA或PLD中实施。举例来说，在FPGA或PLD中嵌入的功能包括但不限于通过在FPGA、PLD或可编程逻辑与微处理器的组合中嵌入并发进程来实施的软状态机、电子滤波器、控制和反馈回路、决策电路、通信接口等。本公开是相对于利用微处理器或微控制器来进行控制并利用可编程逻辑装置(例如FPGA或PLD)来存储用于查表操作的校准和其他数据的现有技术的进步。下面更详细地描述本公开的其他优点。举例来说，用于构建和操作可调谐发射机、可调谐激光器、可调谐收发机、可插拔件或子组件的控制、监视和通信功能可使用固件在现场可编程门阵列中的硬件门中编程，从而各自以自己本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制、监视光学装置、光子集成电路或子组件并且/或者与其进行通信的设备，包括：光学装置或子组件；以及现场可编程装置，包括耦合到所述光学装置或子组件的可编程硬件门，其中所述现场可编程装置被配置成在门级实施多个功能以控制、监视所述光学装置或子组件并且/或者与其进行通信，所述多个功能中的每个功能被配置成作为并发进程来运行，而不使用微处理器或微控制器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.20 US 62/082,5451.一种用于控制、监视光学装置、光子集成电路或子组件并且/或者与其进行通信的设备，包括：光学装置或子组件；以及现场可编程装置，包括耦合到所述光学装置或子组件的可编程硬件门，其中所述现场可编程装置被配置成在门级实施多个功能以控制、监视所述光学装置或子组件并且/或者与其进行通信，所述多个功能中的每个功能被配置成作为并发进程来运行，而不使用微处理器或微控制器。2.如权利要求1所述的设备，其中所述多个功能被配置成在所述现场可编程装置中以不同的时钟信号来运行。3.如权利要求1所述的设备，还包括耦合到所述现场可编程装置的一个或多个模数转换电路和数模转换电路。4.如权利要求1所述的设备，其中所述现场可编程装置被配置成控制所述光学装置或子组件的一个或多个元件，所述一个或多个元件选自由可调谐激光器、光学数据调制器/解调器、内部或外部光学和光电监视和控制功能所组成的群组。5.如权利要求4所述的设备，其中所述现场可编程装置包括一个或多个现场可编程门阵列或可编程逻辑装置。6.如权利要求4所述的设备，其中所述现场可编程装置被配置成基于测量温度和以下中的至少一者自动地使所述可调谐激光器的激光控制电流适应测量温度以便减轻热电散热器上的负载：通过在存储在所述现场可编程装置中的表之间移动或通过在温度波长映射图之间外插。7.如权利要求1所述的设备，其中所述现场可编程装置被配置成运行选自由以下组成的群组的一个或多个功能：(i)对激光输出功率进行控制和/或监视；(ii)对与所述光学装置或子组件有关的温度敏感部件进行控制和/或监视；(iii)对可调谐激光器的激光波长进行控制和/或监视；(iv)对波长锁定器功能进行控制；以及(v)对耦合到主机的一个或多个通信接口进行控制和/或监视。8.如权利要求1所述的设备，其中所述光学装置或子组件包括集成到所述现场可编程装置中的通信接口，优选地其中所述可编程装置包括现场可编程门阵列。9.如权利要求8所述的设备，其中所述通信接口包括至图形用户接口或应用编程接口的插口其中的一者或两者，以允许控制、监视可调谐激光器、光学数据调制器/解调器或单片集成的其他光学或光电元件并且/或者与其进行通信。10.如权利要求9所述的设备，其中使用软件层以通过所述现场可编程装置与所述可调谐激光器交互作用来实施快速波长校准算法。11.如权利要求1所述的设备，其中所述现场可编程装置被配置成实施一个或多个功能，所述一...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·J·布卢门撒尔，霍尔格·克莱因，托德·奇基，帕特里克·拜比，亨里克·波尔森，
申请(专利权)人：美国OE解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US