包含可重构装置的光学系统和光学系统控制方法制造方法及图纸

描述了一种光学系统(100)，其包括：具有波分复用的可重构光学装置(103)，其包括多个致动器(A1‑

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含可重构装置的光学系统和光学系统控制方法


[0001]本公开涉及一种控制可重构光学装置的方法，该方法可用于例如但不限于可重构光网络中的电信部门。

技术介绍

[0002]US
‑
A
‑
6892021中描述了可重构光学装置的示例。该文献描述了一种带有波导光栅路由器(Waveguide Grating Router)的光增益均衡滤波器，该路由器配备有马赫曾德(Mach
‑
Zehnder)可调光衰减器，每个衰减器都与所使用的光通道的相应波长相关联。
[0003]此外，Schiffer，P.M.J.等人的文献“Smart dynamic wavelength equalizer with on
‑
chip spectrum analyzer”,IEEE Photonics Technology Letters 12.8(2000):1019
‑
1021，描述了一种使用两个波导光栅路由器并通过光谱分析仪使用反馈控制的动态波长均衡器。
[0004]此外，Schlipf,T.R.等人的文献“Design and analysis of a control system for an optical delay
‑
line circuit used as reconfigurable gain equalizer”,Journal of lightwave technology 21.9(2003):1944，描述了用于可重构增益均衡器的开环控制系统，该均衡器由双端口格状光延迟线电路形成。
[0005]公开内容
[0006]申请人已经注意到，现有技术的闭环控制技术在计算方面和与控制电路结构相关方面都过于复杂。
[0007]本公开解决的问题是：提供一种光学系统，该光学系统显示了系统本身的可重构装置的控制技术，从结构的角度来看，这些控制技术在计算上不是特别繁重且复杂。
[0008]根据第一方面，本公开的一个目的是如权利要求1所述的光学系统及如权利要求2至15所限定的优选实施例。
[0009]本公开的另一目的还在于如权利要求16所述的控制光学系统的方法。
附图说明
[0010]下面结合附图以举例而非限制的方式详细描述本公开：
[0011]‑
图1示出了包括可重构光学装置和控制装置的光学系统的第一实施例；
[0012]‑
图2涉及图1的光学系统的数值模拟，并显示了监测信号的光谱及其采样版本；
[0013]‑
图3涉及图1的光学系统的数值模拟，并显示了使用现有技术方法和使用所述技术方案的方法获得的传递函数的趋势；
[0014]‑
图4显示了图1的光学系统的第二实施例；
[0015]‑
图5涉及图4的光学系统的数值模拟；
[0016]‑
图6涉及图1的光学系统的第三实施例；
[0017]‑
图7显示了可用于该光学系统的可重构装置的示例。
具体实施方式
[0018]在本说明书中，相似或相同的元件或组件将在附图中以相同的标识符号示出。
[0019]图1示意性地示出了光学系统100的第一实施例，包括：可重构光学装置103、控制装置110、光源106和光电转换装置200。
[0020]特别地，光学系统100能够利用波长在300nm和5000nm之间、优选地在1480nm和1620nm之间的电磁辐射进行操作。
[0021]例如，光学系统100是在光通信领域，特别是在可重构光网络中运行的系统。
[0022]可重构光学装置103(简称可重构装置)使得其根据WDM(Wevelength Division Multiplexing，波分复用)技术在M个光通道(至少两个光通道)上操作，即具有不同波长载波的M个光信号。
[0023]特别地，可重构装置103包括至少一个被配置为在WDM中操作的可调光学元件Gi(例如，光延迟线、可调光耦合器或可调衰减器)。作为示例，可以使用具有M个通道的单个可调光学元件Gi或在M个通道上操作的多个可调光学元件Gi。
[0024]可重构装置103还配备有N个致动器A1‑
A
N
，其与可调光学元件Gi相关联并且例如根据由控制装置110提供的相应控制信号S1‑
S
N
，修改光特性(例如，折射率和/或用来制造可调装置103的介质的衰减)。可重构装置103可以根据其N个状态变量θ1,
…
,θ
N
的值来呈现离散数量的状态，这些状态变量由N个控制信号S1‑
S
N
控制。
[0025]注意，A1‑
A
N
致动器的数量N定义了可重构装置103的自由度的数量，即完全确定可重构装置103本身的状态所需的独立变量的数量。
[0026]有利地，可重构装置103的自由度的数量N低于可重构装置自身在其上操作的通道的数量M。
[0027]致动器A1‑
A
N
可以例如引起相关可调光学元件Gi的光参数(例如相位或幅度)的变化。例如，以下装置可用作致动器A1‑
A
N
：热光致动器、电光致动器、压电致动器、电吸收致动器、机电致动器、电化学致动器或全光致动器(基于或不基于非线性光学效应)。
[0028]关于可重构光网络的示例性部分，可重构装置103可以是例如：滤光器、均衡滤波器、色散补偿器滤波器、FIR滤波器、IIR滤波器、晶格滤波器、二叉树滤波器。
[0029]例如，可重构装置103可以在光平台(或光芯片)上使用集成波导技术来制造。可以使用的光平台的一些示例包括：半导体平台(例如硅、磷化铟、砷化镓)、非晶玻璃(二氧化硅、氮化硅、氟氧化硅、碳氧化硅、碳化硅)、聚合物和晶体(铌酸锂)、可能与二维材料(石墨烯、硅烯)集成、及其可能的混合集成。
[0030]根据图1中的示例，可重构光学装置103是具有至少四个光端口的装置。更详细地说，可重构光学装置103包括光输入端口101和光输出端口102。光输入光端口101被配置为接收复用为输入信号I的M个光输入信号，并且光输出光端口102被配置为传输光输出信号O，具体地，作为可重构光学装置103的作用结果，光输出信号O复用了M个光输出信号。
[0031]此外，可重构光学装置103配备有连接到光源106的光刺激端口111和连接到光电转换装置200的光监测端口112。
[0032]输入信号I中的多个M光输入信号占据了整个波段Δλ，Δλ标识可重构装置103的工作波长范围。
[0033]特别地，参考线性模式中的应用，在由状态变量θ1,
…
,θ
N
标识的每个状态中，可重
构装置103在其可呈现的每个状态中表现为非时变线性系统。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学系统(100；400)，包括：波分复用的可重构光学装置(103)，其包括多个致动器(A1‑
A
N
)并具有关联数量M个光通道M和由所述致动器(A1‑
A
N
)的数量定义的并且少于光通道的所述数量M的N个自由度；刺激光源(106)，其连接到所述可重构光学装置(103)以提供具有包括与所述光通道相关联的多个波长的波段的刺激光信号(S
in
)；光电转换装置(200)，其被配置为从所述可重构光学装置(103)接收响应于所述刺激光信号(S
in
)而产生的监测光信号(S
out
)并提供一组强度电信号(S
EL1
‑
S
ELK
)，每个强度电信号代表在所述波段中包括的相应波长评估的监测光信号(S
out
)的强度；控制装置(110)，其被配置为根据所述一组电信号(S
EL1
‑
S
ELK
)并根据控制规则控制所述多个致动器(A1‑
A
N
)，其中：所述一组强度电信号(S
EL1
‑
S
ELK
)具有基数K，所述基数K是基于所述自由度的数量N选择的并且包含在第一最小值K1min＝N
–
20％N和第一最大值K1max＝N+100％N之间。2.根据权利要求1所述的系统(100；400)，其中：所述基数K包含在第二最小值K2min＝N
–
5％N和第二最大值K2max＝N+50％N之间；或者所述基数K包含在所述第二最小值K2min和第三最大值K3max＝N+20％N之间。3.根据权利要求1所述的系统(100、400)，其中，所述基数K等于所述自由度的数量N。4.根据权利要求1所述的系统(100、400)，其中，所述控制装置(110)被配置为：通过所述一组强度电信号(S
EL1
‑
S
ELK
)和刺激光信号(S
in
)来评估所述可重构光学装置(103)的有效传递函数；将所述可重构光学装置(103)的有效传递函数与期望传递函数进行比较；产生所述多个致动器(A1‑
A
N
)的多个控制信号(S1‑
S
N
)，用于使所述可重构装置(103)具有所述期望的传递函数。5.根据权利要求4所述的系统(100；400)，其中，所述控制装置(110)被配置为通过使用应用于所述有效传递函数和期望传递函数的以下方法之一来定义所述多个控制信号(S1‑
S
N
)：最小化均方差的方法、非线性优化、遗传算法、粒子群优化、机器学习、神经网络。6.根据权利要求1所述的系统(100；400)，其中，所述可重构装置(103)包括：
‑
用于输入光信号(I)的操作输入(101；403)，
‑
用于与所述输入光信号(I)对应的输出光信号(O)的操作输出(102；402)；
‑
用于接收所述刺激信号(S
in
)的刺激输入(111；408)；
‑
用于将所述监测光信号(S
out
)提供给所述光电转换装置(200)的监测输出(112；405)。7.根据权利要求1所述的系统(100；400)，其中，所述光电转换装置(200)包括：光谱截割器(105)，其包括多个输出光端口(109)并且被配置为接收所述监测光信号(S
out
)并向所述多个输出光端口(109)传送多个采样光信号(S
S1
‑
S
SK
)，每个采样光信号对应于所述监测光信号(S
out
)的所述部分；光电转换器(104)，其连接到所述多个输出光端口(109)，用于接收所述多个采样光信号(S
S1
‑
S
SK
)，并且包括多个电端子(108)，所述多个电端子(108)被配置为将所述多个强度电信号(S
EL1
‑
S
ELK
)传输到所述控制装置(110)。8.根据权利要求1所述的系统(100；400)，其中，所述光电转换装置(200)包括：
可调谐滤波器(205)，其被配置为接收所述监测光信号(S
out
)并且通过串行传输向输出光端口(109)传送所述多个采样光信号(S
S1
‑
S
SK<...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：米兰综合工科大学，
类型：发明
国别省市：