用于光開關控制器的反饋系統(tǒng)的裝置和方法
【專利說明】用于光開關控制器的反饋系統(tǒng)的裝置和方法
[0001]相關申請案交叉引用
[0002]本申請要求申請?zhí)枮?4/217，568，并于2014年3月18日遞交的名為“用于光開關控制器的反饋系統(tǒng)的裝置和方法”的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)。上述專利申請的全部公開內(nèi)容通過引用結(jié)合至本申請中。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及光開關領域，實施例尤其涉及一種用于光開關控制器的反饋系統(tǒng)的裝置和方法。
【背景技術】
[0004]用娃線波導技術制造的光子開關設備，如馬赫-策德爾干涉儀(Mach-Zehnderinterferometers ,MZIs)，適合在超小型光子光波電路(Photonic Lightwave Circuits，PLCs)中作為開關結(jié)構(gòu)。通常，這種硅線波導技術被應用于低成本的絕緣硅(Silicon-On-1nsulator，SOI)基片上，其可以包括對常規(guī)電信波段，如1310納米或1550納米波段敏感的鍺光電探測器。PLC中的光連接和光設備均是以高折光率的硅芯為基礎，該硅芯被低折光率材料，通常比如可以是二氧化硅，有時也可以是氮化硅，氧氮化硅和/或空氣包圍。這種結(jié)構(gòu)形成電信波長級的光波導。在硅PLC芯片布置中，單模以及多模波導元件通常都是采用光刻工藝加工而成。
[0005]光子開關設備在至少兩個通道上(以工作比特率)攜帶光信號，通過電控制設置控制所述光子開關設備，這些電控制設置具有可以使設備達到理想開關狀態(tài)的預設值。這些預設值通常是廠商在制造光子開關設備時校準和設置的。由于這些電控制設置會隨著使用時間或周圍的運行環(huán)境而發(fā)生移位或改變，因此，光子開關設備可能并不能工作于最佳狀態(tài)，或者甚至不能達到規(guī)定的規(guī)格。然而，在很多應用中，例如當這些設備負載有電信業(yè)務時，從系統(tǒng)中移除光子開關設備來進行重校準或重調(diào)是不現(xiàn)實的。因此，需要一種可以在正常運行期間重校準或優(yōu)化電控制設置的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，一種對光子光波電路(PLC)上的光開關進行控制的裝置包括:光開關，具有多個輸入光信號通道以及多個輸出光信號通道；以及多個光電探測器，經(jīng)由相應的光抽頭與至少一個所述輸入光信號通道和至少一個所述輸出光信號通道耦合。所述裝置還包括無源電路，電耦合至所述光電探測器，并配置用于產(chǎn)生輸出電信號，所述輸出電信號作為所述至少一個輸入光信號通道和所述至少一個輸出光信號通道的函數(shù)。所述輸出電信號的頻率大大低于所述輸入光信號通道和所述輸出光信號通道。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一種對光子光波電路(PLC)上的光開關進行控制的裝置包括:光開關，具有多個輸入通道以及多個輸出通道；以及多個光電探測器，經(jīng)由相應的光抽頭與至少一個所述輸入通道和至少一個所述輸出通道耦合。所述裝置還包括電路，所述電路包括無源電子組件，所述無源電子組件電耦合至與所述至少一個輸入通道和所述至少一個輸出通道耦合的所述多個光電探測器中的至少一個。所述電路配置用于產(chǎn)生輸出電信號，所述輸出電信號作為所述至少一個輸入通道和所述至少一個輸出通道的函數(shù)。所述輸出電信號的頻率大大低于所述輸入通道和所述輸出通道。所述裝置還包括控制器，電耦合至所述電路，并配置用于根據(jù)所述輸出電信號調(diào)節(jié)所述光開關的電設置。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一種對集成于光子光波電路上的光開關進行控制的方法包括:抽取所述光開關的一部分第一光通道和一部分第二光通道;將所述一部分第一光通道轉(zhuǎn)換為與所述第一光通道成比例的第一電信號。所述方法還包括將所述一部分第二光通道轉(zhuǎn)換為與所述第二光通道成比例的第二電信號；以及，用集成無源電路生成反饋電信號，所述反饋電信號的頻率大大低于所述第一光通道和所述第二光通道的頻率。所述反饋電信號是所述第一電信號和所述第二電信號的函數(shù)。
[0009]前面僅寬泛地概述了本發(fā)明實施例的特征，以便于后續(xù)更好地理解對本發(fā)明的詳細描述。后面將對本發(fā)明實施例的附加特征和有益效果進行描述，這些構(gòu)成了本發(fā)明權(quán)利要求的主題。值得注意的是，本領域技術人員應理解，可以容易地利用這里描述的概念和具體實施例為基礎，修改或設計其他結(jié)構(gòu)或過程，從而實現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的。本領域技術人員還應當意識到，這樣的等效結(jié)構(gòu)不脫離如所附權(quán)利要求闡明的本發(fā)明人的精神和范圍。
【附圖說明】
[0010]為了更全面的理解本發(fā)明及其有益效果，下面結(jié)合附圖進行描述，其中:
[0011 ]圖1示出了帶有反饋控制的典型光開關系統(tǒng)；
[0012]圖2示出了本發(fā)明的用于帶有反饋的光開關控制器的系統(tǒng)的實施例；
[0013]圖3A到圖3E示出了用于圖2中的光開關控制器的可積無源處理電路的實施例；
[0014]圖4示出了圖2中的光開關控制器的操作方法實施例；以及，
[0015]圖5示出了可用于實施各種實施例的處理系統(tǒng)圖。
[0016]除非另外說明，不同附圖中的相應數(shù)字和符號均指示相應部分。附圖是為了更清楚地示出實施例的相關方面內(nèi)容，并不一定按比例繪制。
【具體實施方式】
[0017]下面詳細討論本發(fā)明優(yōu)選實施例的形成和使用。然而，應理解的是，本發(fā)明提供了很多可應用的創(chuàng)造性概念，其可在多種具體環(huán)境下實施。這里討論的具體實施例僅為形成和使用本發(fā)明的具體方式的說明，而并不限制本發(fā)明的范圍。
[0018]圖1給出了帶有反饋控制的典型光開關系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括一個2X 2光開關102，其具有兩個輸入通道A和B。該2 X 2光開關102還包括兩個輸出通道I和2。輸出通道可以根據(jù)開關102的開關狀態(tài)，發(fā)射出來自兩個輸入通道的任意一個的信號或者來自兩個輸入通道的信號的任意組合。光抽頭104耦合至其中一個所述輸出通道，以從該通道向光電探測器106發(fā)送一部分輸出信號。光電探測器106探測上述一部分輸出信號，并因此向控制器108發(fā)送電反饋信號。根據(jù)該反饋，控制器108調(diào)節(jié)上述2X2光開關102的偏置電壓。比如，控制器108處理該反饋，以識別其與A通道還是B通道上的信號相對應，并改變偏置或電控制設置以防止輸出移位或使A與B之間的串擾最小化。這樣的反饋系統(tǒng)存在一個問題，光信號具有相對高的頻率(高光數(shù)據(jù)速率)，這就要求控制器108能處理高頻電信號。另一方面，從控制器108到開關102適宜采用低頻連接，以簡化電連接布局，降低能耗和系統(tǒng)復雜度。因此，這就需要一種反饋和控制器系統(tǒng)的新設計。
[0019]這里的實施例提供一種用于控制處于運行狀態(tài)的集成光子開關設備的系統(tǒng)、裝置以及方法。光子開關設備的輸入和輸出的每個分支上的一部分光信號由光電探測器抽取并探測，該光電探測器可以以運行比特率探測光信號。除光子元件外，還需使用電子元件，如光電探測器、二極管、電阻器、電容器以及定向耦合器。這些電子元件與光子元件一起集成在光子光波電路(PLC)上，比如，采用可用的硅線波導技術。從開關設備中的兩個或更多通道上以運行數(shù)據(jù)比特率探測到的電信號，在以大大低于上述比特率的頻率輸出所產(chǎn)生的包絡或平均信號的電路中相互關聯(lián)。包絡信號是來自上述兩個或多個通道的電信號的任意包絡函數(shù)，與電信號相比，該包絡函數(shù)的變化更加緩慢，或波形更加平滑。平均信號是來自上述兩個或多個通道的電信號的任意平均函數(shù)，與電信號相比，該平均函數(shù)隨時間變化更加緩