根據(jù)35u.s.c.§119要求優(yōu)先權(quán)本專利申請要求于2014年11月20日提交的名稱為“用于控制可調(diào)諧光學裝置和子組件的方法和設備(methodsandapparatusforcontrollingtunableopticaldevicesandsubassemblies)”的美國臨時專利申請第62/082,545號的權(quán)利。
背景技術(shù)：
：當今的基于光纖的網(wǎng)絡使用收發(fā)機作為在光纖上和在其中信息在電子形式與光形式之間轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡中的其他點處傳播的電子和光信號之間的接口。光學裝置(包括光學、電子和光電裝置和部件)用于傳輸、編碼、接收和解碼用于在光纖上傳輸?shù)墓鈱W數(shù)據(jù)。光學裝置介接到各種電子電路，所述電子電路用于控制裝置和部件，并且介接發(fā)射和接收側(cè)上的呈電子形式的數(shù)據(jù)，編碼和解碼電子數(shù)據(jù)，執(zhí)行其他功能(如時鐘恢復和錯誤修正)并實現(xiàn)控制電路系統(tǒng)環(huán)境所需的功能，所述電路系統(tǒng)環(huán)境包括溫度、波長和其他可調(diào)諧激光器功能以及用于實現(xiàn)完全操作可調(diào)諧激光器和可調(diào)諧子組件的接口光學器件和電路的功能?；诳烧{(diào)諧激光器的可編程光學裝置(例如發(fā)射機、光學子組件和收發(fā)機)需要許多控制系統(tǒng)來支持可調(diào)諧激光器的功能并支持控制、監(jiān)視和通信功能性。廣泛可調(diào)諧激光器包括多個部分，通常包括增益部分、可調(diào)諧相位部分和可調(diào)諧鏡部分，且在一些設計中，還包含可調(diào)諧濾波器部分。調(diào)諧這些部分的物理參數(shù)導致對輸出激光波長的調(diào)諧。可調(diào)諧激光器的其他參數(shù)包括光學數(shù)據(jù)調(diào)制器(不論其是集成的或者不是集成的)以及可使用本公開來提高其性能的其他功能，如功率控制、波長鎖定、線寬變窄和控制、調(diào)制控制、更高階調(diào)制等。現(xiàn)有技術(shù)參考文獻的實例可包括光波技術(shù)期刊2000年8月第8期第18卷“用于密集波分復用的廣泛可調(diào)諧ssg-dbr激光器的控制”(“controlofwidelytunablessg-dbrlasersfordensewavelengthdivisionmultiplexing”journaloflightwavetechnology,vol.18,no.8,august2000)；美國專利第6,954,476號；第6,788,719號；第6,690,693號；以及美國專利申請第2004/0120372號，以上專利的全部公開內(nèi)容全文以引用方式并入本文。然而，已知現(xiàn)有技術(shù)可編程波長可調(diào)諧發(fā)射機(例如發(fā)射機光學子系統(tǒng)組件(transmitteropticalsubsystemassembly；tosa)、收發(fā)機和其他通信光學子組件)不能實時編程，且因此在光學層缺乏靈活性和響應性。此外，由于現(xiàn)有裝置缺乏實時可編程性，因此與數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的規(guī)劃、構(gòu)建、運行和維護相關(guān)的成本很高。技術(shù)實現(xiàn)要素：應理解，上述大體說明和下述詳細說明均為實例性的，且旨在提供對所描述的本技術(shù)或本公開的進一步解釋。本公開大體上涉及光學裝置和子組件，例如光學收發(fā)機、模塊和子組件以及采用集成電子器件和光子集成電路及其組合的激光發(fā)射機和接收機。所述光學裝置和子組件包括多個元件，例如與光調(diào)制器和半導體光放大器集成在同一基板上的廣泛可調(diào)諧半導體激光器、非集成光學和光電元件、以及其他測量及控制裝置和元件。在一個方面，提供一種用于控制、監(jiān)視用于光學通信的光學裝置、光子集成電路或子組件并且與其進行通信的設備。所述設備包括光學裝置或子組件以及包括耦合到所述光學裝置或子組件的可編程硬件門的現(xiàn)場可編程裝置。所述現(xiàn)場可編程裝置被配置成在門級實施多個功能以控制、監(jiān)視所述光學裝置或子組件并且/或者與其進行通信，所述多個功能中的每個功能被配置成作為并發(fā)進程來執(zhí)行，而不使用微處理器或微控制器。在本公開的一個方面，一種光學通信系統(tǒng)包括：光學裝置或子組件，包括與光調(diào)制器和半導體光放大器集成在同一基板上的可調(diào)諧激光器、非集成光學和光電元件；和現(xiàn)場可編程裝置，包括耦合到所述光學裝置或子組件以及所述激光發(fā)射機和接收機的可編程硬件門。所述現(xiàn)場可編程裝置被配置成在門級實施多個功能，以控制、監(jiān)視所述光學裝置或子組件并且/或者與其進行通信，所述多個功能中的每個功能被配置成作為并發(fā)進程來運行，而不使用微處理器或微控制器。所述光學通信系統(tǒng)的所述現(xiàn)場可編程裝置包括一個或多個現(xiàn)場可編程門陣列(fieldprogrammablegatearray；fpga)或可編程邏輯裝置(programmablelogicdevice；pld)。此外，所述光學通信系統(tǒng)的所述現(xiàn)場可編程裝置可被配置成包括用于基于實際業(yè)務流對所述光學裝置和子組件進行實時控制和監(jiān)視的應用可編程接口(applicationprogrammableinterface；api)。另外，所述多個功能可被配置成在所述現(xiàn)場可編程裝置中以不同的時鐘信號來運行。此外，所述現(xiàn)場可編程裝置可包括通信接口，所述通信接口包括至圖形用戶接口(graphicaluserinterface；gui)或應用編程接口(api)的插口中的一者或兩者，以允許控制、監(jiān)視與所述光調(diào)制器和所述半導體光放大器集成在所述同一基板上的所述可調(diào)諧激光器、非集成光學和光電元件并且/或者與其進行通信。在另一方面，本公開包括實時可編程光學裝置和子組件，例如波長可調(diào)諧發(fā)射機(例如：tosa)、收發(fā)機和其他通信光學子組件。根據(jù)本公開，可經(jīng)由應用可編程接口(api)訪問的軟件啟用特征提供基于例如實際業(yè)務流對所述光學裝置和子組件的全面的實時控制和監(jiān)視。可編程性能夠通過帶寬的實時縮放和重新路由、從給定光纖方式的更高帶寬提取以及數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的規(guī)劃、構(gòu)建、運行和維護的復雜性和相關(guān)成本的降低在光學層處實現(xiàn)前所未有的靈活性和響應性。在本公開的一個方面，提供可編程系統(tǒng)、方法和裝置以控制、監(jiān)視可調(diào)諧激光器、可調(diào)諧發(fā)射機、可調(diào)諧收發(fā)機可插拔件和子組件、以及板安裝可調(diào)諧收發(fā)機和輔助集成或非集成光學器件、光電器件和/或電子器件并且與其進行通信。本文所述的系統(tǒng)、方法和裝置實現(xiàn)用于設計、構(gòu)建、生產(chǎn)和制造全功能可調(diào)諧激光器、可調(diào)諧發(fā)射機、可調(diào)諧收發(fā)機、可插拔件、子組件或板安裝座的功能。本公開在包括現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)或可編程邏輯裝置(pld)電路系統(tǒng)架構(gòu)的現(xiàn)場可編程裝置中或結(jié)合微處理器或微控制器對所述可調(diào)諧激光器、收發(fā)機、模塊或光學子組件實施監(jiān)視和控制以及通信功能。fpga電路系統(tǒng)和pld電路系統(tǒng)兩者均為可在制造后現(xiàn)場或?qū)崟r編程/重新編程的可重新配置電路系統(tǒng)。根據(jù)本公開，所述光學裝置或子組件的控制功能可在沒有微控制器或微處理器的情況下實施。例如，包括控制功能在內(nèi)的各種功能可在fpga或pld中實施。舉例來說，在fpga或pld中嵌入的功能包括但不限于通過在fpga、pld或可編程邏輯與微處理器的組合中嵌入并發(fā)進程來實施的軟狀態(tài)機、電子濾波器、控制和反饋回路、決策電路、通信接口等。本公開是相對于利用微處理器或微控制器來進行控制并利用可編程邏輯裝置(例如fpga或pld)來存儲用于查表操作的校準和其他數(shù)據(jù)的現(xiàn)有技術(shù)的進步。下面更詳細地描述本公開的其他優(yōu)點。舉例來說，用于構(gòu)建和操作可調(diào)諧發(fā)射機、可調(diào)諧激光器、可調(diào)諧收發(fā)機、可插拔件或子組件的控制、監(jiān)視和通信功能可使用固件在現(xiàn)場可編程門陣列中的硬件門中編程，從而各自以自己的時鐘速度運行并以模塊方式實施。并發(fā)性、模塊性、以不同的時鐘速度運行進程的能力可因降低的成本、復雜性和功耗以及其他優(yōu)點而帶來相對于現(xiàn)有技術(shù)的進步。本公開包括但不限于用于可調(diào)諧激光器/收發(fā)機的控制、監(jiān)視和通信方法和設備，所述可調(diào)諧激光器/收發(fā)機是可編程的和固件可更新的，并且可以是完全fpga控制的(意即不需要微處理或微控制器)。本公開的實施例可包括但不限于：·至/來自客戶端或主機或光纖通信通道的通信接口；·可調(diào)諧激光波長存儲和管理；·至外部可擦除可編程只讀存儲器(erasableprogrammableread-onlymemory；eprom)的可編程只讀存儲器(programmablereadonlymemory；prom)-串行外設接口(serialperipheralinterface，spi)閃存接口；·所述可調(diào)諧激光器、調(diào)制器、光電器件、電子器件、傳感器和經(jīng)由電壓和電流介接的其他控制和監(jiān)視點的所有控制和監(jiān)視功能的設定電流和電壓；·光電子和光子集成電路(photonicintegratedcircuit；pic)監(jiān)視器；·箱式平均器和其他信號處理功能；·自動光學功率控制；·波長鎖定；·線寬變窄算法和電路(例如：pounddreverhall(pdh))；·溫度監(jiān)視和控制；·警報和監(jiān)視控制與通信；·應用可編程接口(api)；以及·完全校準獨立，準備好集成到可插拔件或板上數(shù)字控制/監(jiān)視/數(shù)據(jù)–板上校準eprom中。根據(jù)本公開的一個方面，提供控制系統(tǒng)和方法以迅速地控制光學裝置和/或子組件。所述控制系統(tǒng)和方法包括用于控制所述光學裝置或子組件的元件的功能性，例如可調(diào)諧激光器、內(nèi)部和外部光學和光電監(jiān)視與控制功能、內(nèi)部和外部電子監(jiān)視與控制功能、信號處理功能、以及收發(fā)機、光學模塊和/或光學子組件中的相關(guān)功能。根據(jù)本公開的另一方面是根據(jù)本公開的控制系統(tǒng)和方法的實施例在現(xiàn)場可編程裝置(例如fpga、pld等)中獨立或與微控制器組合和/或與模數(shù)轉(zhuǎn)換(analogtodigitalconverting；adc)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(digitaltoanalogconverting；dac)電路組合的實施方案，其中除fpga和pld作為只數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)(例如：可調(diào)諧激光器的查找表)的簡單當前使用外，fpga、pld等作為第一實施例的一部分用于控制功能。因此，本公開的此實施例提供相對于利用有限容量的fpga和/或pld來存儲關(guān)于可調(diào)諧激光器的數(shù)據(jù)的現(xiàn)有技術(shù)以及將由用于監(jiān)視、控制和處理而不是用于本文所述的控制系統(tǒng)和方法的其他處理模塊訪問的其他實施例的各種優(yōu)點。在本公開的一個方面，所述現(xiàn)場可編程裝置可被配置成基于測量的溫度和以下中的至少一者自動地使可調(diào)諧激光器的激光控制電流適應所測量的溫度以便減輕熱電散熱器(thermoelectriccooler；tec)上的負載：通過在存儲在所述現(xiàn)場可編程裝置中的表之間移動或通過在溫度波長映射圖之間外插。使用所述現(xiàn)場可編程裝置(例如所述fpga、pld等)作為根據(jù)，本公開的控制系統(tǒng)和方法的一部分的優(yōu)點在于代碼和進程可以是模塊化和/或并發(fā)進程，每個進程在相同的裝置內(nèi)以不同的獨特時鐘速度運行并且可重新編程，而且可以處理所有控制、監(jiān)視和通信實施例。因此，在本公開的一個方面，可對所述系統(tǒng)的一個或多個子模塊進行替換、修改、編程并且/或者重新編程，而不影響其他模塊/子模塊。因此，在門級以可編程方式運行所述光學裝置和子組件的控制、監(jiān)視和通信系統(tǒng)的優(yōu)點可包括功耗更低、成本更低、橫跨更寬廣應用類別使用更廣泛、以及在常見可編程架構(gòu)中引入各種類型的新控制模塊(濾波器、模擬電路、狀態(tài)機等)。根據(jù)本公開的另一方面，本文所述的方法和系統(tǒng)可與多面激光架構(gòu)一起使用，如2014年7月10日公布的w02014/107537的美國專利申請第14/146717號中所述，所述專利申請全文以引用方式并入本文。如w02014/107537中所述，可調(diào)諧激光器的兩個或更多個面可用于輸出且可連接到新型調(diào)制器結(jié)構(gòu)。在某些形式中，當與w02014/107537中所述的發(fā)明組合時，本公開所述的控制和監(jiān)視可具有相對于現(xiàn)有技術(shù)水平的另外的優(yōu)點。根據(jù)一個方面，本公開可與使用fpga中心架構(gòu)的光學裝置和子組件一起使用。裝置和子組件的實例可包括美國專利第8,644,713號、以及名稱為“可編程光學子組件和模塊(programmableopticalsubassembliesandmodules)”的美國專利申請第14/171,480號；名稱為“使用硬件可編程光網(wǎng)絡的光網(wǎng)絡接口模塊(opticalnetworkinterfacemoduleusingahardwareprogrammableopticalnetwork)”的12/945,470；和名稱為“用于光學裝置和子組件的控制系統(tǒng)(controlsystemsforopticaldevicesandsubassemblies)”的13/942,519，以上專利全文以引用方式并入本文。所述fpga中心架構(gòu)可在這些光學裝置和子組件中使用內(nèi)部fpga而不使用微處理器或微控制器來運行所有控制、監(jiān)視、通信、算法。根據(jù)本公開，也可針對外部fpga使用相同的固件來校準激光器并顯著加快校準速度，其中所得校準數(shù)據(jù)接著被輸出到用于控制可調(diào)諧激光器的波長控制fpga，從而使制造期間的校準以及控制和重新校準或重新編程從制造到在網(wǎng)絡中的部署橫跨可調(diào)諧激光器的使用的所有實施例與fpga技術(shù)和固件一致。因此，本技術(shù)可顯著降低制造和擁有的成本并且提高性能。根據(jù)本公開的另一方面，通信接口可集成到所述現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga)中，如全文以引用方式并入本文的美國專利申請第12/945,470號以及相關(guān)專利和專利申請中所述。所述通信接口可包括至圖形用戶接口(gui)和/或應用可編程接口(api)的插口，以允許使用通過所述現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga或pld等)與所述可調(diào)諧激光器交互的軟件層來完成可調(diào)諧激光器的軟件控制，以實施任何一種快速波長校準算法，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)使用的簡易性、可制造性、校準的速度、以及至其他制造、系統(tǒng)集成和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)中的集成和與任何現(xiàn)有方法相比的顯著較低的成本和靈活性。校準例程的速度(大約幾分鐘)甚至可允許經(jīng)由所述現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga、pld等)使用應用程序?qū)咏涌趤磉M行現(xiàn)場或?qū)崟r重新校準。在本公開的另一方面，所述現(xiàn)場可編程裝置可被配置成經(jīng)由無線通信從耦合到所述現(xiàn)場可編程裝置的gui或通過光學通信鏈路從位于遠程站點的另一設備的gui接收一個或多個控制信號。本公開的其他顯著優(yōu)點還可包括除了控制和監(jiān)視接口以外還利用在所述現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga、pld等)中嵌入的進程來實現(xiàn)使用固件提高所述可調(diào)諧激光器和發(fā)射機的性能所需的所有功能(例如作為許多實例中的兩個，使相干通信的激光器線寬變窄，降低激光器相對強度噪聲(relativeintensitynoise；rin))的能力。這些進程可針對所述可調(diào)諧激光器、發(fā)射機、收發(fā)機、模塊或子組件與所有其他進程并行地運行，并且在許多情況下可重復使用用于其他功能的硬件。附圖說明結(jié)合附圖閱讀下述說明可獲得更詳細的理解。圖1a概念性地示出根據(jù)本公開的一個方面的現(xiàn)場可編程裝置中心控制系統(tǒng)的部件的方框圖；圖1b例示根據(jù)本公開的一個方面的現(xiàn)場可編程裝置的實例；圖1c例示如何在現(xiàn)場可編程裝置中將功能實施為并發(fā)、獨立進程的實例；圖2例示基于微處理器或微控制器的架構(gòu)的可調(diào)諧激光器或收發(fā)機控制、監(jiān)視和通信使用的典型實施方案；圖3例示根據(jù)本公開的一個方面的寄存器寫入操作的實施方案的實例；圖4例示光子集成電路(pic)可調(diào)諧調(diào)制器的方框圖；圖5為根據(jù)本公開的一個方面的使用現(xiàn)場可編程裝置技術(shù)的外部控制功能或回路的實例性方框圖；圖6a到圖6c例示根據(jù)本公開的一個方面通過在三個不同的溫度下調(diào)諧可調(diào)諧激光器的激光鏡電流而獲得的增益電壓映射圖的實例；圖7a和圖7b為處于1542.02nm和1577.16nm波長下的兩個激光鏡電流的調(diào)諧近似值對溫度的關(guān)系曲線的實例；圖8a到圖11b例示被配置成通過在現(xiàn)場可編程裝置中運行的進程來進行通信的圖形用戶接口(gui)的實例；圖12例示模擬pdh控制系統(tǒng)的典型實施方案；圖13例示根據(jù)本公開的一個方面的pdh反饋回路的實例性實施方案；圖14例示根據(jù)本公開的一個方面的pdh算法的實例性實施方案；圖15例示根據(jù)本公開的一個方面的pdh算法的實例性實施方案；圖16示出根據(jù)本公開的一個方面的來自標準具反射光信號的檢測功率的方程的實例；圖17例示根據(jù)本公開的一個方面的pdh算法的實例性實施方案；圖18例示根據(jù)本公開的一個方面的現(xiàn)場可編程裝置和其他裝置的固件控制的實例性方框圖；圖19例示根據(jù)本公開的一個方面的通用標準具反射和透射響應的實例；圖20例示了例示根據(jù)本公開的一個方面的波長鎖定算法的實例性實施方案的方框圖；圖21例示根據(jù)本公開的一個方面的溫度控制進程的一個實施方案的實例圖；圖22例示根據(jù)本公開的一個方面的箱式濾波器的一個通道的符號模型的方框圖；圖23a例示根據(jù)本公開的一個方面的閃存的實例性地址空間(addressspacing)；圖23b例示根據(jù)本公開的一個方面的波長定義表的實例；以及圖24例示根據(jù)本公開的一個方面的一個或多個處理系統(tǒng)的實施方案的實例。具體實施方式根據(jù)本公開，描述了可編程的光學裝置，例如光發(fā)射機、光學子組件和收發(fā)機。舉例來說，可編程光學裝置是基于可調(diào)諧激光器，可調(diào)諧激光器具有支持可調(diào)諧激光器的各種功能的現(xiàn)場可編程裝置中心(例如：fpga或pld中心)控制系統(tǒng)并且支持控制、監(jiān)視和通信功能性。本公開包括實時可編程波長可調(diào)諧發(fā)射機，例如發(fā)射機光學子組件(transmitteropticalsubassembly；tosa)、收發(fā)機和其他通信光學子組件。圖1a例示概念性地示出現(xiàn)場可編程裝置中心(例如：fpga/pld中心)控制系統(tǒng)的部件的方框圖。圖1所示的系統(tǒng)100包括主控制器101、現(xiàn)場可編程裝置103(例如：fpga、pld等)、激光控制電子器件105、可調(diào)諧激光器109和存儲裝置111。主控制器101可被配置成與現(xiàn)場可編程裝置103進行通信以用于各種功能，且還被配置成接收與可調(diào)諧激光器109的操作有關(guān)的數(shù)據(jù)。在所述實例中，現(xiàn)場可編程裝置103可通過介接到現(xiàn)場可編程裝置103和可調(diào)諧激光器109的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)107來驅(qū)動激光控制電極105。此外，現(xiàn)場可編程裝置103可通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)117耦合到可調(diào)諧激光器109以用于可調(diào)諧激光器109的通信和控制。此外，現(xiàn)場可編程裝置103還可包括各種部件、模塊或進程(其在圖1a中未示出，但在本文詳細描述)，例如至/來自光纖通信通道的客戶端或主機的通信接口；可調(diào)諧激光波長存儲和管理；至外部存儲器的prom-spi閃存接口；可調(diào)諧激光器、調(diào)制器、光電器件、傳感器和經(jīng)由電壓和電流介接的其他控制和監(jiān)視點的所有控制和監(jiān)視功能的設定電流和電壓；光電子和光子集成電路(pic)監(jiān)視器；箱式平均器和信號處理功能；自動光功率控制；波長鎖定；線寬變窄功能；溫度監(jiān)視和控制；警報和監(jiān)視控制與通信；應用程序編程接口(api)；以及用于實施本文所述的本方法論的各個方面的許多其他功能。此外，現(xiàn)場可編程裝置103可包括用于存儲包括用于實施本技術(shù)的各個方面的參數(shù)的各種參數(shù)的內(nèi)部存儲裝置(圖中未示出)和/或外部存儲裝置，例如耦合到現(xiàn)場可編程裝置103的存儲裝置或存儲器111。在本公開的一個方面，存儲器111可包括與實施本文所述的本技術(shù)的各個方面有關(guān)的一個或多個數(shù)據(jù)查找表。此外，在本公開的一個方面，可按下述方式來實施現(xiàn)場可編程裝置-中心架構(gòu)(例如：fpga、pld等中心)。主控制器101可將用于一個或多個算法、模塊、進程或功能的代碼傳送到現(xiàn)場可編程裝置103，作為嵌入式軟處理器中的高級編程語言(例如：c代碼等)，或者為了更高效和高速度，作為硬件描述語言(例如：hdl代碼等)。主計算機101還可通過標準接口(即：通用串行總線(usb)連接)連接到現(xiàn)場可編程裝置103。如前所述，根據(jù)本技術(shù)的各個方面，在執(zhí)行本技術(shù)的各個方面的同時，現(xiàn)場可編程裝置103可直接與被配置成將電流驅(qū)動到包括可調(diào)諧激光器109的激光鏡的各種部件的dac117進行通信并且與被配置成監(jiān)視電極電壓和/或功率檢測器的adc107進行通信，以從可調(diào)諧激光器109收集數(shù)據(jù)。另選地和/或除此之外，現(xiàn)場可編程裝置103可通過監(jiān)視可調(diào)諧激光器109上的熱敏電阻器并將電流控制輸入驅(qū)動到可調(diào)諧激光器109的tec控制器來控制激光溫度瞬變。此外，根據(jù)本公開的各方面，現(xiàn)場可編程裝置103可對與控制、監(jiān)視可調(diào)諧激光器109并且與其進行通信有關(guān)的數(shù)據(jù)進行緩沖或?qū)⑵浯鎯υ谝粋€或多個存儲裝置(例如存儲器111，無論其是在現(xiàn)場可編程裝置103外部還是內(nèi)部)中，以執(zhí)行各種功能、方法、算法或方法論。根據(jù)本公開的一個方面，本技術(shù)可被看作是光學通信系統(tǒng)的現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga、pld等)中心架構(gòu)。因此，本技術(shù)的所述一個或多個實施方案可針對硬件架構(gòu)和方法論或算法本身進行優(yōu)化，從而致使在現(xiàn)場可編程裝置103中對本技術(shù)的各個方面的處理的開銷可忽略，且因此向及從耦合的adc107、dac117和存儲裝置111的數(shù)據(jù)傳送可為非常高效的。在另一方面，本公開提供可經(jīng)由應用可編程接口(api)訪問的軟件啟用特征，從而提供基于例如實際業(yè)務流對一個或多個模塊或進程的全面的實時控制和監(jiān)視。這種可編程性通過帶寬的實時縮放和重新路由、從給定纖維植物的更高帶寬提取以及數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的規(guī)劃、構(gòu)建、運行和維護的復雜性和相關(guān)成本的降低在光學層處提供前所未有的靈活性和響應性。提供對其中多于一個面是光學可用的可調(diào)諧激光器或組合可調(diào)諧激光器和調(diào)制器或光學收發(fā)機或光學子組件的集成發(fā)射機光子集成電路(pic)組件的所有方面的快速控制。即，本公開可提供為模塊化、并發(fā)、獨立進程、且快速的和可重新編程的控制，且因此可處理其中可對系統(tǒng)的任何子模塊進行替換、修改、編程而不影響其他模塊或進程的所有控制、監(jiān)視和通信方面。換句話說，在一個方面，控制、監(jiān)視和通信系統(tǒng)可包括被配置成在現(xiàn)場可編程裝置中運行的模塊化進程、獨立進程和/或并發(fā)進程，所述進程中的每個進程可被配置成以不同的時鐘運行。在門級以可編程方式運行所有控制、監(jiān)視和通信的優(yōu)點可致使功率更低、成本更低、橫跨更寬廣應用類別使用更廣泛、以及在常見可編程架構(gòu)中引入各種類型的新控制模塊(濾波器、模擬電路、狀態(tài)機等)。如此一來，本公開可使用內(nèi)部現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga、pld等)來提供控制、監(jiān)視、通信和算法實施方案，而不使用微處理器或微控制器，并且甚至可針對用于校準可調(diào)諧激光器的外部fpga使用相同的固件，從而顯著加快可調(diào)諧激光器的校準速度。所得校準數(shù)據(jù)然后可輸出到用于控制可調(diào)諧激光的波長控制fpga，從而使制造期間的校準以及控制和重新校準或重新編程從制造到在網(wǎng)絡中的部署橫跨可調(diào)諧激光器的使用的所有方面與本文所述的基于現(xiàn)場可編程裝置的技術(shù)和固件一致，從而顯著降低制造和擁有的成本并且提高性能。在本公開的一個方面，至現(xiàn)場可編程裝置103中的通信接口可為圖形用戶接口(gui)和/或應用可編程接口(api)提供門級通用編程和接口，以允許使用通過現(xiàn)場可編程裝置103與可調(diào)諧激光器介接的軟件層對完整的可調(diào)諧激光器進行軟件控制、監(jiān)視和校準，以實施本文所述的任何一種算法(包括快速波長校準算法)，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)使用的簡易性、可制造性、校準的速度、以及至其他制造、系統(tǒng)集成和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)中的集成和與任何現(xiàn)有技術(shù)相比顯著較低的成本和靈活性。校準例程的速度(大約幾分鐘)甚至可允許經(jīng)由現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga、pld等)使用應用程序?qū)咏涌趤磉M行現(xiàn)場或?qū)崟r重新校準。本公開的優(yōu)點可包括但不限于相對于使用微控制器或微處理器作為主控裝置并且主要使用fpga作為數(shù)據(jù)存儲裝置和查表裝置的現(xiàn)有技術(shù)的許多顯著優(yōu)點。過去，隨現(xiàn)場可編程裝置(例如fgpa)的占用面積和功耗而變化的性能未被視為用于處理可調(diào)諧激光器應用中的實時數(shù)據(jù)和控制所需的各種功能的微處理器的競爭力。然而，近年來，現(xiàn)場可編程裝置技術(shù)(包括fpga、pld等技術(shù))已經(jīng)取得了顯著的進步，并且已經(jīng)成為比許多基于微控制器或微處理器的解決方案優(yōu)選和更靈活的控制、監(jiān)視和通信方法和設備。舉例來說，如圖1b所示，與為硬核的某些集成電路(例如微控制器或微處理器)不同，現(xiàn)場可編程裝置(例如fpga)為可在制造后現(xiàn)場或?qū)崟r編程的集成電路。即，fpga為基于經(jīng)由可編程互連件或布線電路連接的可編程/可配置邏輯塊的半導體裝置，從而使得fpga能夠在制造后根據(jù)期望的應用或功能性要求重新編程。換句話說，fpga為基于加載到fpga中以對輸入處的數(shù)據(jù)和信號進行操作以產(chǎn)生輸出的門和裝置互連的裝置。在一個實施方案中，現(xiàn)場可編程裝置103可包括fpga或pld等，所述fpga或pld等包括多個可配置邏輯塊(configurablelogicblock；clb)133、多個輸入/輸出(input/output；i/o)端口135、可編程互連件137等。每個可配置邏輯塊133(clb)可包括各種部件，例如進位邏輯、輸入查找表、觸發(fā)器等?？蓪崟r改變fpga的操作以及在fpga上運行的不同進程的時鐘速度，且因此可通過fpga中的硬件級性來實現(xiàn)各種各樣的控制、監(jiān)視、反饋、通信和其他功能。因此，舉例來說，根據(jù)本公開的一個方面，基于現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga、pld等)的架構(gòu)可使得能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)諧激光器或基于可調(diào)諧激光器的模塊的并發(fā)控制、監(jiān)視和通信進程。此外，如圖1c所示，可分配或使用fpga電路系統(tǒng)的不同區(qū)域以完在單個裝置內(nèi)實施所有不同的數(shù)據(jù)和/或控制功能。舉例來說，在圖1c中，可在一個或多個plb中實施多個數(shù)據(jù)及/或控制功能或模塊，例如，波長鎖定151、波長映射和查找153、tec控制155、自動功率控制(automaticpowercontrol；apc)157、phd線寬控制159、通信i/o161等，每一者均以不同的時鐘信號(例如：時鐘1,2,...6)運行。此外，可實時添加新的模塊或進程，例如具有時鐘信號(例如：時鐘5)的pdh線寬(linewidth；lw)控制159。在本公開的一個方面，可根據(jù)本技術(shù)的各個方面實現(xiàn)的一些功能可包括但不限于：·對包括所傳輸光信號的啁啾(chirp)的數(shù)據(jù)調(diào)制可調(diào)諧激光器進行控制并基于可調(diào)諧激光器的輸出波長以及其他參數(shù)來調(diào)整控制；·對溫度敏感部件(例如：激光器、標準具等)進行溫度監(jiān)視和控制；·對激光輸出功率進行控制和/或調(diào)整(例如：通過調(diào)整增益部分和壓控衰減器)；·通過嵌入也可隨溫度而變化的電流波長控制映射圖來控制鏡、共振器、相位部分和其他波長可調(diào)諧元件從而對可調(diào)諧激光器的激光波長進行控制；·對波長鎖定器電路和功能進行控制和監(jiān)視。內(nèi)部映射也可響應于使用波長鎖定器對可調(diào)諧激光器進行校準和重新校準而實時地改變；·與微控制器或微處理器相比需要fpga的更大存儲容量(如狀態(tài)大小)的功能；·可彼此獨立操作從而導致與串行有限狀態(tài)微處理器相比在給定時鐘速度下的更高性能的并發(fā)進程，其具有更高的容錯性(faulttolerance)，即通過個別地接通和關(guān)斷進程和個別地更新進程而無需重新寫入和重新編譯完整的代碼來管理功率的能力；·主機故障后的連續(xù)操作(例如：在主機出故障的情況下單元仍可繼續(xù)操作的控制接口)；·校正措施(例如：如果激光輸出功率劣化或激光波長移位，則fpga可采取校正措施-逐一鎖定器和其他機構(gòu))；以及·可重新編程以適合不同的應用的其他功能。因此可橫跨更多種類的應用和pic、開關(guān)或發(fā)射機與接收機子組件使用一個芯片或較小的電子芯片子集以增大容積并降低成本，并且最終降低功耗和大小。如上所述，可在現(xiàn)場可編程裝置103(例如fpga、pld等)中實施的可編程固件功能的一些實例可包括但不限于(以下功能或?qū)嵗蓡为毣蚺c其他功能或?qū)嵗M合實施)：·主機通信接口和存儲器映射圖；·波長存儲和管理；·至外部可擦除可編程只讀存儲器(eprom)的可編程只讀存儲器(prom)-串行外設接口(spi)閃存接口·設定電流和電壓；·光電子和光子集成電路(pic)監(jiān)視器；·箱式平均器；·自動功率控制；·波長鎖定；·線寬變窄算法(如pounddreverhall(pdh))；·溫度監(jiān)視和控制；·警報和監(jiān)視控制與通信；和·應用可編程接口；如先前所述，圖1c例示如何可將這些功能中的一些功能實施為并發(fā)模塊化進程同時提供相對于如圖2所示使用微控制器和/或串行狀態(tài)機的現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點的實例，圖2例示使用基于微處理器或微控制器的架構(gòu)的可調(diào)諧激光器或收發(fā)機控制、監(jiān)視和通信的典型實施方案。如圖所示，微處理器或微控制器按照設計以順序方式執(zhí)行所述功能、模塊或進程，例如執(zhí)行波長映射和查找161、波長鎖定163、apc165、tec控制167和通信i/o168。此外，如果要添加(在171處)新的功能(例如pdhlw控制173，則需要為微處理器或微控制器重新設計代碼。然而，如上所述，根據(jù)本公開的一個方面，本技術(shù)提供現(xiàn)場可編程裝置103(例如：fpga、pld等)，現(xiàn)場可編程裝置103可將與控制、監(jiān)視可調(diào)諧激光器或收發(fā)機并且與其進行通信有關(guān)的各種功能、模塊或進程實施為被配置成以不同的時鐘信號運行的并發(fā)、獨立模塊或進程而不使用微處理器或微控制器。主機通信接口和存儲器映射圖在本公開的一個方面，現(xiàn)場可編程裝置103可包括從屬控制器，所述從屬控制器可實施標準串行協(xié)議，例如ic間總線(i2c)和/或串行外設接口(spi)或其他專有協(xié)議。本技術(shù)相對于任何基于微處理器/微控制器或片上系統(tǒng)(system-on-chip；soc)的系統(tǒng)的優(yōu)點在于本公開的從屬控制器不是硬核，且因此其可容易修改成適應現(xiàn)場可編程裝置103中的主機接口要求。舉例來說，在本公開的一個方面，寄存器映射圖架構(gòu)可基于可在現(xiàn)場可編程裝置103中(或外部但耦合到現(xiàn)場可編程裝置103)實施的兩個雙端口隨機存取存儲器(randomaccessmemory；ram)，一個用于寄存器映射圖且一個用于波長表數(shù)據(jù)。至寄存器映射圖的主機讀取/寫入然后可直接定址到寄存器表ram的一個端口，而波長表數(shù)據(jù)的上傳/下載則通過一組寄存器來完成，所述一組寄存器包括單波表項目的參數(shù)并且將此數(shù)據(jù)重定向到波表ram中的適當位置。當波長改變時或由系統(tǒng)指定時，第二ram端口可用于從ram更新數(shù)模(dac)數(shù)據(jù)，將模數(shù)(adc)監(jiān)視器數(shù)據(jù)讀取到ram，并從波表ram更新激光器/調(diào)制器控制參數(shù)。專用控制邏輯可執(zhí)行ram至adc/dac事務，而不使用微控制器或微處理器。在現(xiàn)場可編程裝置103中實施的邏輯可進一步針對傳送效率進行優(yōu)化，具有可預測的延遲，并且可被調(diào)諧成排定需要非常低的延遲的事務的優(yōu)先級。在本公開的另一方面，現(xiàn)場可編程裝置103的寄存存儲器映射圖可實施于現(xiàn)場可編程裝置103內(nèi)并經(jīng)由主機通信接口來加以控制。寄存存儲器映射圖可定義控制系統(tǒng)的當前狀態(tài)，繼而確定可調(diào)諧激光器組件的波長和輸出功率?？刂葡到y(tǒng)的狀態(tài)可為例如電極電流、偏壓、裝置操作溫度和與可調(diào)諧激光器(如tecpid控制回路和波長鎖定器)相關(guān)聯(lián)的各種可配置設定的結(jié)果。所有這些個別可配置模塊或進程可通過寫入現(xiàn)場可編程裝置103的寄存存儲器映射圖中的適當寄存器或從現(xiàn)場可編程裝置103的寄存存儲器映射圖中的適當寄存器讀取來加以改變和監(jiān)視，而不使用微處理器或微控制器。舉例來說，經(jīng)由uart的寄存器寫入操作的實例性實施方案在圖3中示出。在所述實施方案中，使用uart來與i2c裝置進行通信。如圖3所示，現(xiàn)場可編程裝置103經(jīng)由uart字符串從主機或主控制器101接收命令(例如：從主機到現(xiàn)場可編程裝置的uarttx)，uart字符串被回送到主機或主控制器(例如：從現(xiàn)場可編程裝置到主機的uartrx)，然后對所述命令進行解釋，且向耦合到現(xiàn)場可編程裝置103的i2c總線上的寄存器接口發(fā)布i2c命令。uart然后將具有寫入數(shù)據(jù)的字符串傳回。在所述實施方案中，對于寄存器寫入周期，可能需要大約1.2ms。自動功率控制(apc)在本公開的一個方面，自動功率控制(apc)功能或回路可在現(xiàn)場可編程裝置103內(nèi)實施為并發(fā)、獨立模塊或進程。apc控制功能或回路使激光器輸出功率動態(tài)保持在命令水平，同時還保持可調(diào)諧激光器(例如：u型激光器)中的半導體光放大器(semiconductoropticalamplifier；soa)電流的比率，繼而保持馬赫曾德爾(machzehnder)調(diào)制器接腳中的光電流的平衡，而這是適當調(diào)制所需的。圖4例示如2014年7月10日公布為w02014/107537的美國專利申請第61/748,415號中所述的具有能夠?qū)崿F(xiàn)apc和apc回路的實例性pic可調(diào)諧調(diào)制器的方框圖。此外，使用現(xiàn)場可編程裝置技術(shù)(例如fpga、pld等技術(shù))的外部控制功能或回路的實例性方框圖也在圖5中示出。在本公開的一個方面，現(xiàn)場可編程裝置531(類似于圖1a所示的現(xiàn)場可編程裝置103)可包括平均濾波器533、soa平衡器535、回路濾波器537和dac控制件539。在所述實例中，平均濾波器533、soa平衡器535、回路濾波器537和dac控制件539全部可在現(xiàn)場可編程裝置531內(nèi)以數(shù)字方式實施為一個或多個并發(fā)、獨立模塊或進程?，F(xiàn)場可編程裝置531(例如：fpga或pld等技術(shù))被配置成允許最優(yōu)地執(zhí)行這些功能并且具有低固定延遲和高抗擾度(noiseimmunity)。此外，在所述實例中，電流dac551和adc559可位于外部但耦合到現(xiàn)場可編程裝置531，并且現(xiàn)場可編程裝置531通過外部電流dac(例如：電流dac551)將激光soa電流驅(qū)動到可調(diào)諧激光器(例如：u型激光器553)。經(jīng)由檢測器557來自馬赫曾德爾調(diào)制器555的兩個接腳的所檢測光功率可在外部adc559中數(shù)字化并且輸入到現(xiàn)場可編程裝置531，現(xiàn)場可編程裝置531首先通過平均濾波器533傳遞所檢測光功率，以平滑在模擬路徑中拾取的響應和濾波器噪聲。經(jīng)濾波檢測功率被輸入到soa平衡器535，soa平衡器535以從波長表(圖中未示出)提供的默認soa電流開始，且然后測量檢測功率以確定soa電流的適當比率以保持平衡mzm輸出。此比率與作tx功率和總功率一起被饋送到回路濾波器537，tx功率是來自馬赫-曾德爾調(diào)制器555的接腳1的功率，總功率是兩個調(diào)制器接腳中的功率的總和。線性回路濾波器537可被配置成以固定階躍大小(stepsize)調(diào)整soa1電流和soa2電流，同時保持soa1電流對soa2電流的比率，直到獲得期望的tx功率。soa1或soa2中的較大者的初始階躍大小可為l000ua增量。當輸出功率處于一個l000ua增量內(nèi)時，可使階躍大小減小到125ua并且可執(zhí)行最終的“游標”搜索，直到輸出功率處于一個125ua階躍內(nèi)。如果所測量功率變化超過2個計數(shù)或250ua，則恢復游標搜索。然而，如果可調(diào)諧激光器被重新初始化(例如：被關(guān)斷，然后被接通)，則粗搜索可重新啟動，之后是游標搜索。還應注意，理論上，soa電流可通過其電效應和熱效應影響激光波長調(diào)諧和穩(wěn)定性。當soa電流變化時，其控制電路可影響控制激光器的增益部分、激光器相位部分和鏡部分的電路，從而影響波長的調(diào)諧和穩(wěn)定性。另外，soa電流變化可影響鏡周圍的熱穩(wěn)定性，從而影響鏡的性能，繼而影響波長調(diào)諧和穩(wěn)定性。在現(xiàn)場可編程裝置531中的apc功能的一個實施方案中，可使用實時控制回路逐一波長按比例調(diào)整soa功率，以保持輸出功率。迄今的測量已表明，當apc模塊和波長鎖定器模塊協(xié)同操作時，soa的小的遞增調(diào)整可能不會顯著影響波長。在本公開的一個方面，波長和功率穩(wěn)定性可作為實例總結(jié)如下。自動波長映射(automaticwavelengthmapping；awm)減少光學激光器模塊的功耗的限制因素之一是對激光器的主動溫度穩(wěn)定的需要以使激光波長保持在規(guī)定精度內(nèi)。通常，激光器需要穩(wěn)定在士0.05℃的范圍內(nèi)，并且特別是在溫度范圍(典型溫度范圍為-5℃至70℃)的極端區(qū)域中，被配置成有利于溫度穩(wěn)定的熱電散熱器(tec)可消耗大量功率來滿足這個規(guī)范。例如，當激光器需要處于20℃的溫度下而環(huán)境處于70℃下，意味著激光器封裝處于80℃至85℃下時，tec需要跨越60℃至65℃的溫度差距。在本公開的一個方面，可通過下述方式來提供一種用于減少tec的負載并且在一些情況下完全去除所述負載的方法：代替使激光控制電流保持固定及使激光器保持穩(wěn)定，讓激光控制電流自動地適應溫度。為進一步例證所述實施例，代替在20℃下操作激光器，可在60℃下操作激光器且因此將從激光器溫度到激光器封裝溫度的差距減小到20℃至25℃。這可基于所測量的溫度并且通過以下方式“動態(tài)地”進行：在先前存儲在例如fpga、pld等現(xiàn)場可編程裝置(531或103)中的表之間移動或使用某些算法和擬合函數(shù)在溫度波長映射圖之間外插。可調(diào)諧激光器的動態(tài)溫度設定的效應可包括：(i)光發(fā)射機的功耗的總體減少，這是因為可調(diào)諧激光器與光發(fā)射機的殼體溫度之間的溫度差(或差異)可通過在殼體溫度變化時調(diào)整可調(diào)諧激光器的設定溫度來保持盡可能的小；和(ii)與將激光器溫度設定為某一溫度值的現(xiàn)有技術(shù)相比，可使光發(fā)射機的操作溫度的范圍變寬。圖6a到圖6c示出通過在三個不同溫度(例如：20℃、30℃和40℃)下調(diào)諧可調(diào)諧激光器的激光鏡電流獲得的增益-電壓映射圖的實例。在本公開中，這三個不同的溫度可被稱為校準溫度。在一個方面，針對每個映射圖，使用一個或多個校準算法(例如全文以引用方式并入本文的美國專利申請第62/073,713號及其對應實用專利申請中所述的算法)來識別調(diào)諧點或波長，并且將其加載到fpga中。例如，圖6a例示通過在20℃的溫度下調(diào)諧具有兩個鏡的可調(diào)諧激光器的激光鏡電流獲得的增益-電壓映射圖的實例。在所述實例中，通過當兩個鏡電流的值變化時觀察光輸出功率來產(chǎn)生增益-電壓映射圖。此外，可經(jīng)由各種處理將增益-電壓映射圖的所有最小值識別為其中可調(diào)諧激光器正在輸出最大功率的點，且因此可提取相關(guān)聯(lián)的波長。所提取的波長(或激光波長峰值)可用于調(diào)諧和校準可調(diào)諧激光器的進程。類似地，在30℃和40℃的溫度下，可如圖6b和圖6c所示分別產(chǎn)生對應增益-電壓映射圖。在所述實例中，應注意，增益-電壓映射圖基于溫度值而不同。在本公開的一個方面，自動波長映射進程可在現(xiàn)場可編程裝置103或531中實施為并發(fā)、獨立模塊或進程，并且可被配置成使得控制回路能夠使用不同的校準溫度下的數(shù)據(jù)。對激光鏡的調(diào)諧電流的調(diào)整可使用一個或多個算法來完成，且來自調(diào)諧映射圖(或增益-電壓映射圖)的點在下文中更詳細描述并且示出于圖7a和圖7b中。從這些增益-電壓映射圖，可估計鏡電流的溫度相依性，并且可導出分析近似值。然后，鑒于對可調(diào)諧激光器本身的詳細了解，可從在不同溫度下獲取的三個或更少的增益-電壓映射圖導出鏡電流的溫度相依性。舉例來說，隨溫度t而變化的鏡電流imirror的特性可通過如下所示的二階多項式方程來精確地逼近。imirror(t)＝at2+bt+c其中a、b和c為可特定于也可不特定于給定波長的常數(shù)且t為激光器的溫度。因此，每個通道可能需要也可能不需要與其相關(guān)聯(lián)的附加參數(shù)以精確地施加隨著溫度變化的鏡電流。如上所述，在圖7a和圖7b中，提供處于1542.02nm和1577.16nm波長下的兩個激光鏡電流的調(diào)諧近似值對溫度的關(guān)系曲線的實例。在鏡電流的實例中，可以觀察到左曲線上的超過30℃的連續(xù)電流和其中一個鏡電流超過最大允許電流并且環(huán)繞成曲線的環(huán)繞情形，如圖7b的底部所示。后者在一些情況下不是所期望的且因此左邊的連續(xù)實例可為供使用的唯一可行選項。因此，可以存在如果采用兩者可避免“環(huán)繞”情形的兩個選項：(i)當進行增益-電壓掃描時，通常發(fā)現(xiàn)每個波長多次且因此可消除一些環(huán)繞通道；以及另外，(ii)鏡可具有更高的電流限制，從而去除剩余的環(huán)繞通道。通常，后者被避免以減少功耗，因為在溫度固定時環(huán)繞是完全可接受的(電流只在通道改變時才改變且顯著電流變化在這種情況下是可接受的)。當溫度不固定時，鏡電流可增加且因此pic功耗也增加，因為與tec功率節(jié)省的成本相比，功率成本最小。此外，應注意，如在圖6a到圖6c中可見，在不同的溫度上觀察到不同的增益-電壓映射圖。如本文所述的可調(diào)諧激光器的自動波長映射、調(diào)諧和校準的各個方面可在現(xiàn)場可編程裝置103或531中實施為一個或多個并發(fā)、獨立模塊或進程，且隨后被配置成使用不同校準溫度下的數(shù)據(jù)(例如：與激光波長等有關(guān)的數(shù)據(jù))。此外，在本公開的一個方面，在不同溫度下觀察到的增益-電壓映射圖可用于確定在可調(diào)諧激光器的不同溫度下的激光波長。此外，在現(xiàn)場的可調(diào)諧激光器的溫度可經(jīng)由現(xiàn)場可編程裝置中的一個或多個當前運行的進程或通過經(jīng)由下文所述的一個或多個圖形用戶接口的控制自適應地改變。另選地，激光鏡電流可基于不同溫度下的增益-電壓映射圖自動地適應(在本文中也被稱為激光鏡電流自適應)。在本公開的一個方面，遠程操作者可經(jīng)由各種圖形用戶接口(gui)對可調(diào)諧激光器的參數(shù)設定進行完全控制，所述各種圖形用戶接口(gui)被配置成通過現(xiàn)場可編程裝置103或531(例如：fpga或pld等)中的嵌入進程與可調(diào)諧激光器的激光電流和溫度設定進行通信。例如，遠程操作者可改變不同溫度設定下的各種參數(shù)設定并且觀察光輸出光譜。在所述實例中，圖8a到圖11b示出可被配置成將激光電流和溫度設定控制在23℃、30℃和40℃下的gui，其中相應輸出光譜經(jīng)由gui而處于操作者的控制下。在一個實施方案中，gui功能可集成在現(xiàn)場可編程裝置或包括現(xiàn)場可編程裝置的系統(tǒng)中，經(jīng)由一種或多種無線技術(shù)連接到系統(tǒng)，或從遠程站點或位置通過光傳輸線連接到系統(tǒng)。具體來說，gui控制功能可經(jīng)由包括光發(fā)射機(或收發(fā)機)的api、i2c、gpio等的一個或多個通信接口在系統(tǒng)處執(zhí)行。此外，可從以下者提供一個或多個控制信號：系統(tǒng)的gui、經(jīng)由一種或多種無線技術(shù)連接到系統(tǒng)的gui、或通過其中所述一個或多個控制信號來自遠程站點的另一系統(tǒng)的gui的光傳輸線連接到系統(tǒng)的gui。此外，當所述一個或多個控制信號來自遠程站點的另一系統(tǒng)的gui時，系統(tǒng)的光接收機可直接讀取或解碼輸入信號以控制系統(tǒng)的波長。另選地，來自遠程站點的另一系統(tǒng)的gui的所述一個或多個控制信號可由耦合到系統(tǒng)的主機接收和解碼且隨后發(fā)布一個或多個命令以控制系統(tǒng)的波長。舉例來說，圖8a例示在啟用激光鏡電流自適應的情況下對于23℃的溫度值來自gui控制件831的激光電流和溫度設定，且圖8b示出其對應光譜輸出833。圖9a例示在沒有激光鏡電流自適應的情況下對于30℃的溫度值來自gui控制件931的激光電流和溫度設定，且圖9b示出其對應光譜輸出933。圖10a例示在啟用激光鏡電流自適應的情況下對于30℃的溫度值來自gui控制件1031的激光電流和溫度設定，且圖10b示出其對應光譜輸出1033。圖11a例示在啟用激光鏡電流自適應的情況下對于40℃的溫度值來自gui控制件1131的激光電流和溫度設定，且圖11b示出其對應光譜輸出1133。如上所述，僅示出在啟用電流修正功能的情況下對于23℃和40℃的溫度值，然而示出在具有和不具有電流修正的情況下對于30℃的激光電流設定和實例性光譜。在30℃的情況下，應注意，在啟用激光鏡電流自適應的情況下光譜輸出集中在1577.160nm處，而在不啟用激光鏡電流自適應的情況下光譜輸出則集中在1578.040nm處。如此一來，本公開可經(jīng)由圖8a、圖9a、圖10a和圖11a所示的一個或多個gui為在遠程位置處(例如：在主機裝置處)的操作者提供用于控制可調(diào)諧激光器的各種參數(shù)設定以及與在現(xiàn)場可編程裝置中同時運行的一個或多個進程有關(guān)的操作參數(shù)的增強能力。線寬縮減算法-數(shù)字信號處理在本公開的一個方面，線寬縮減算法可在現(xiàn)場可編程裝置103或531(例如fpga、pld等)中以數(shù)字方式實施為并發(fā)、獨立模塊或進程。舉例來說，線寬縮減算法(例如pound-drever-hall(pdh)技術(shù))是用于通過鎖定到穩(wěn)定腔而使來自可調(diào)諧激光器的光的頻率穩(wěn)定的廣泛使用和強有力的方法。pdh技術(shù)的應用范圍寬廣并且可包括干涉重力波檢測器、原子物理學和時間測量標準，其中許多還使用相關(guān)技術(shù)，例如頻率調(diào)制光譜學。圖12例示模擬pdh控制系統(tǒng)的典型實施方案。來自激光器1201的所發(fā)射光被分裂器1211按某一比率分裂，并且一部分使用外部時鐘源1213進行相位調(diào)制。經(jīng)相位調(diào)制的信號通過循環(huán)器1215發(fā)送并且到達法布里-珀羅濾波器1217，而來自法布里-珀羅濾波器1217的所反射光被光檢測器1221檢測到并隨后與原始時鐘源信號混合以產(chǎn)生誤差信號1223。誤差信號1223然后進行信號處理并且在激光器上用來矯正相位像差(phaseaberration)，從而縮減其線寬。如上所述，在本公開的一個方面，pdh反饋回路可在現(xiàn)場可編程裝置中實施為并發(fā)、獨立模塊或進程以用于如圖13所示的高比特率相干通信。在本公開的一個方面，具有使用波長鎖定器系統(tǒng)作為光學檢測系統(tǒng)的100gbps發(fā)射機的系統(tǒng)的實例例示于圖13中。用于相干通信和其他高比特率通信(和光譜高效的通信系統(tǒng))所需的線寬變窄或縮減的本公開的優(yōu)點可包括：控制電路系統(tǒng)可在現(xiàn)場可編程裝置103或531(例如fpga、pld等)中實施為以獨立于其他控制回路進程且針對期望線寬而被優(yōu)化的時鐘速率運行的并發(fā)、獨立模塊或進程。另外，在一個實施方案中，用于其他用途(例如：波長鎖定器1323)的相同光學器件、光電子器件、模擬電子器件和模數(shù)電路也可雙重用于線寬變窄，例如，phd電路1325，從而降低可根據(jù)本公開的一個方面實施的低線寬收發(fā)機或發(fā)射機的成本、復雜性、大小、重量和功率。因此，使用本文所述的本技術(shù)，圖12所示的模擬pdh控制系統(tǒng)的所有構(gòu)造塊均可在現(xiàn)場可編程裝置103或531的可重新編程硬件門中實施。重復使用(雙重使用)波長鎖定器部件的pdh線寬控制系統(tǒng)的圖示在圖13中示出具有pic、外部部件和pdh控制回路。傳統(tǒng)上，pdh算法使用模擬電子器件來形成降噪回路的濾波、解調(diào)和反饋部分。這些功能可因?qū)臋z測器到激光相位調(diào)制器的路徑中的固定低延遲的某些要求而在微處理器或微控制器中執(zhí)行起來成問題。然而，本技術(shù)的優(yōu)點可提供：現(xiàn)場可編程裝置103或531使得能夠?qū)?shù)字信號處理(digitalsignalprocessing；dsp)功能實施為固定、專用模塊或進程，從而能夠?qū)ρ舆t進行精確控制。如此一來，根據(jù)本公開的pdh反饋回路的實施方案可致使產(chǎn)生對模擬噪聲和電磁干擾(electronicmagneticinterference；emi)源的抗干擾性和極大簡化校準的可編程性以及對反饋回路特性和線寬縮減性能的優(yōu)化。圖14示出例示根據(jù)本公開的一個方面的現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga或pld等)到adc、dac、激光器和光學路徑的連接的一個實施例的實例性方框圖。圖15示出例示根據(jù)本公開的一個方面的用于pdh回路的嵌入于現(xiàn)場可編程裝置中的濾波功能的實施方案的實例性方框圖。在所述實例中，來自反射標準具光學路徑的所檢測光功率被數(shù)字化并且被饋送到現(xiàn)場可編程裝置(例如fpga1531)中，fpga1531被配置成執(zhí)行pdh算法濾波、解調(diào)，并產(chǎn)生驅(qū)動光子集成電路(pic)1535中的激光相位調(diào)制器的誤差消除信號。fpga1531還被配置成產(chǎn)生通過dac驅(qū)動標準具輸入光信號相位調(diào)制器的參考調(diào)制頻率，如圖15所示。在本公開的另一方面，在圖15的實例中，表示成參考調(diào)制頻率與代表性無用頻率分量之間的差的函數(shù)的來自標準具反射光信號的所檢測功率的方程可如圖16所示導出并使用。在所述方程中，所檢測功率(p)包括三個分量：dc項1601、調(diào)制頻率的分量(誤差信號1603)和調(diào)制頻率的兩倍的分量(診斷1605)。調(diào)制頻率的兩倍(2x)的分量(診斷1605)可用于系統(tǒng)的測試和校準。在pdh算法的實例性實施方案中，通過調(diào)制激光波長使得在諧振器響應的高度傾斜部分上出現(xiàn)旁瓣，調(diào)制頻率的分量(誤差信號1603)的振幅與任何外來頻率分量和調(diào)制頻率之間的差成比例，并且對正相位擾動和負相位擾動作出相反的響應，從而產(chǎn)生期望的誤差信號。此外，在pdh算法的一個實施方案中，可提取誤差信號并將其反饋到可調(diào)諧激光器中的相位調(diào)制器以消除不期望的分量，如圖17所示。此處，adc接口邏輯從標準具反射光學路徑檢測器接收數(shù)字化功率信號。集中在調(diào)制頻率處的數(shù)字fir帶通濾波器從檢測到的功率信號移除dc分量和2x調(diào)制頻率分量。帶通輸出然后乘以由dds產(chǎn)生的調(diào)制頻率參考。結(jié)果是具有無用的2x調(diào)制頻率的分量的解調(diào)誤差信號。因此，在大約調(diào)制頻率處截止的fir低通濾波器移除無用的2x調(diào)制頻率分量，而留下接近于調(diào)制頻率的任何誤差分量。所得誤差信號經(jīng)過增益和偏移塊以提供適當?shù)恼穹蚫c偏移來驅(qū)動激光相位調(diào)制器，且然后進入dac接口邏輯，dac接口邏輯將數(shù)據(jù)格式化并將其發(fā)送到dac。在來自標準具的所檢測功率與包括外部adc和dac在內(nèi)的激光相位電極之間示出的實例性路徑中的設計延遲小于500ns，主要貢獻來自fir濾波器。上述算法的優(yōu)化可致使延遲甚至更低。參考dds提供發(fā)送到解調(diào)器和參考相位調(diào)制器的調(diào)制器參考信號的相位調(diào)整，使得響應對于初始校準可能無效。還為參考調(diào)制輸出提供增益和偏移調(diào)整。fir濾波器系數(shù)、參考頻率和相位、增益和偏移均可由主機編程，從而能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)諧激光器及其相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的算法優(yōu)化、調(diào)諧和校準的簡易性。如此一來，在本公開的一個方面，線寬縮減算法可在現(xiàn)場可編程裝置103或531(例如fpga、pld等)中以數(shù)字方式實施為并發(fā)、獨立模塊或進程。參數(shù)的實時監(jiān)視可調(diào)諧激光器/或調(diào)制器中的許多參數(shù)需要實時監(jiān)視并反饋到動態(tài)控制回路。參數(shù)還需要在許多操作點進行測量以用于校準和分析目的，并且可執(zhí)行這些測量的速率對于能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)諧激光器的大規(guī)模生產(chǎn)可為至關(guān)重要的。在本公開的一個方面，本技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)諧激光器的此種大規(guī)模生產(chǎn)。換句話說，可使用例如fpga或pld等現(xiàn)場可編程裝置來創(chuàng)建的并行架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)視并且同時以最小的延遲將這些參數(shù)反饋到多個控制回路，而微處理器或微控制器將不得不以串行和/或順序方式處理和分配所有信息。如上所述，以現(xiàn)場可編程裝置為中心的實施方案(例如：以fpga/pld為中心的實施方案)可被描述為本公開的一個實施方案。關(guān)于參數(shù)監(jiān)視，現(xiàn)場可編程裝置(103、531等)可被配置成控制至多個adc通道(例如：24個adc通道)的讀取周期，使得以最小的開銷進行通道讀取，且關(guān)于每通道的順序和頻率來說仍是完全可編程的。本公開的這個方面可使得能夠以高到足以提供用于實時控制(例如：波長鎖定、功率控制和溫度控制)的數(shù)據(jù)的頻率來監(jiān)視對于實時控制回路至關(guān)重要的參數(shù)。下表1列出了實時控制以及具有需要對每一者進行監(jiān)視的代表性參數(shù)的校準算法和采樣率中的一些校準算法和采樣率。[表1.實時控制和具有代表性參數(shù)的功能]如從上表1可見，可以注意到兩件事情：(i)一些參數(shù)需要源自多于一個功能；和(ii)一些參數(shù)需要比其他參數(shù)更快地采樣。因此，根據(jù)本公開的各方面，基于現(xiàn)場可編程裝置的一個或多個實施方案可允許具有以使效率最大化并且允許所有進程同時以足夠的速率獲得所需的數(shù)據(jù)的方式來構(gòu)建監(jiān)視功能的靈活性。圖18例如例示現(xiàn)場可編程裝置1831(例如：fpga/pld固件)以及用于監(jiān)視參數(shù)的附接的adc和dac1833的固件控制的實例性方框圖。在所述實例中，所有實時控制回路均可被配置成以獨立速率(例如：獨立時鐘速率(例如圖18中的10khz、6.25khz、l00mhz、lkhz和20mhz))并行地運行。實時控制回路需要的參數(shù)可由監(jiān)視器和控制邏輯1835提供，監(jiān)視器和控制邏輯1835可被配置成通過介接到adc、dac和其他裝置的一個或多個spi總線1837來訪問參數(shù)。此外，現(xiàn)場可編程裝置1831(例如：fpga、pld等)被配置成允許為需要高優(yōu)先級訪問的裝置創(chuàng)建各自具有不同協(xié)議的多個spi接口，同時還使帶寬最大化并且在由多個裝置共享的spi接口上以近零開銷運行。此外，由多個控制回路需要的參數(shù)可同時分配給所有所需要的功能，并且一些功能而不是其他功能在高帶寬情況下需要的參數(shù)可根據(jù)需要從多個監(jiān)視裝置提供。因此，在本公開的一個方面，實時控制功能可在現(xiàn)場可編程裝置1831中實施為現(xiàn)場可編程裝置1831中的一個或多個并發(fā)、獨立進程，且因此可用于分析從監(jiān)視器和控制邏輯1835接收的參數(shù)并且產(chǎn)生經(jīng)由主機或寄存器接口1841和/或離散件1843反饋到主機的警報和狀態(tài)。此外，在所述實例中，所產(chǎn)生的警報可包括：(i)激光溫度黃色和紅色警報；(ii)激光功率黃色和紅色警報；(iii)激光器接通；和(iv)λ穩(wěn)定。此外，在另一方面，現(xiàn)場可編程裝置1831還可允許警報的計算和決策進程并行地運行，從而使向主機報告異常狀態(tài)的延遲最小化。波長鎖定波長鎖定算法基于法布里-珀羅標準具的響應隨著操作條件的變化而動態(tài)調(diào)諧激光波長以使其保持為精確設定點。通常，標準具在與標準itu規(guī)范相一致的波長和間隔處具有峰值響應，但原則上波長可根據(jù)標準具的設計而為任何值或間隔。圖19示出一般標準具反射響應和透射響應的實例。透射響應1901在所感興趣的波長處具有峰值，而反射響應1903在這些相同的波長處具有最小值。為了創(chuàng)建物理上足夠小以與可插拔模塊中的其他光學器件一起放置的標準具幾何形狀，可對標準具最大值和最小值的精細度或清晰度作出妥協(xié)，從而降低可執(zhí)行波長鎖定的精度。在本公開的一個方面，能夠?qū)崿F(xiàn)對標準具響應的高效測量和對測量的算法處理以提高結(jié)果的質(zhì)量。為了找出與期望的操作波長對應的標準具峰值和/或最小值，首先通過基于鏡電流值和對應波長的預校準表調(diào)諧鏡從而將激光器調(diào)諧成接近正確的波長。波長鎖定算法然后通過在圍繞默認預校準值的小范圍內(nèi)使激光相位電極電流抖動并尋找峰值和/或最小響應來微調(diào)波長。可通過控制驅(qū)動激光相位電極的電流dac并且通過adc監(jiān)視標準具響應而以數(shù)字方式執(zhí)行算法。圖20示出例示根據(jù)本公開的一個方面的波長鎖定算法的另一實施方案的方框圖的實例。此處，通過控制驅(qū)動激光相位電極的電流dac2051并通過adc2059監(jiān)視標準具響應而以數(shù)字方式執(zhí)行波長鎖定算法。在所述實例性實施方案中，相位抖動速度可為以足夠的速率獲得相位偏移和因此操作波長的更新之間的妥協(xié)，從而使抖動的線寬效應最小化。所述實例性技術(shù)可使相位以100us的速率步進。抖動的振幅也可在足夠?qū)挼姆秶蠏呙枰圆东@最大值/最小值與不掃描只要在激光器2053中維持模式跳躍之間的妥協(xié)。所述實例性實施方案中的掃描振幅(或范圍)可為可編程的，并且可基于校準表逐一波長設定，但通常處于+/-1ma的相位電極電流的范圍內(nèi)。在一個方面，然后通過平均濾波器2033處理從adc2059接收的所檢測標準具透射功率和反射功率(經(jīng)由耦合到循環(huán)器2055和標準具2057的檢測器2058)，以減少噪聲并平滑響應?，F(xiàn)場可編程裝置2031(例如fpga、pld等)被配置成有利于并行地對透射功率數(shù)據(jù)和反射功率數(shù)據(jù)進行濾波。算法然后基于以下操作來嘗試經(jīng)由最大值/最小值搜索2035在傳輸數(shù)據(jù)中找出最大值并在反射數(shù)據(jù)中找出對應的最小值：找出數(shù)據(jù)集上的最大值/最小值，并且通過在掃描中要求高于/低于最小值/最大值兩側(cè)的點處的最小值/最大值的閾值超過數(shù)來驗證其實際上是拐點。然后將所確定的最大值點和最小值點的平均值用作要應用到激光器2053的新的相位偏移以設定波長的微調(diào)。如果算法未找出可接受的最小值或最大值，則新的相位偏移將基于所成功確定的拐點，或者如果既不確定最小值也不確定最大值，則不使用當前掃描的數(shù)據(jù)且不改變相位，直到獲得成功的掃描。新的相位偏移經(jīng)由dac控制件2039和電流dac2051提供給相位偏移2037及激光器2053。此外，應注意，上述波長鎖定算法可在例如fpga、pld等現(xiàn)場可編程裝置(103、531等)中實施為一個或多個并發(fā)、獨立進程。此外，應注意，可能需要相位調(diào)制來實現(xiàn)以下中的至少一者或多者：(i)波長鎖定，(ii)線寬縮減；和(iii)布里淵散射減輕。舉例來說，在一個實施方案中，經(jīng)由驅(qū)動經(jīng)由spi介接的激光電極的多通道電流dac在現(xiàn)場可編程裝置(例如fpga或pld等)的控制下對激光波長進行調(diào)諧?？山?jīng)由查找表設定命令波長的初始鏡和相位電極電流，并且波長鎖定控制回路可基于檢測到的標準具功率連續(xù)地運行以保持波長穩(wěn)定性。如此一來，實時控制算法的基于現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga、pld等)的實施方案有利于增強和優(yōu)化，因為可在不影響總體系統(tǒng)性能和時間線的情況下獨立地調(diào)諧個別控制回路。溫度控制在本公開的另一方面，用于可調(diào)諧激光器的溫度控制的進程可在現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga/pld)中實施為并發(fā)、獨立進程，所述現(xiàn)場可編程裝置被配置成以與其他進程不同的時鐘信號運行。圖21例示溫度控制進程的一個實施方案的實例圖。舉例來說，模塊2129(例如：temp_pid)通過使用離散pid回路的tec控制器2135來監(jiān)視并控制附接的tec2131。模塊2129可被配置成接受期望的溫度作為輸入并且以可設定的采樣率(時間常數(shù))伺服，直到tec實際溫度與設定溫度相同。模塊2129(例如：temp_pid)監(jiān)視tec溫度，將其與設定溫度(例如：溫度設定點)進行比較并且調(diào)整tec驅(qū)動電流以達到期望的溫度?？赏ㄟ^線性控制芯片來控制tec2131。如此一來，可經(jīng)由本地化熱敏電阻器和選定adc通道來監(jiān)視溫度。還可經(jīng)由線性控制芯片和選定adc通道來監(jiān)視tec驅(qū)動電流。還可基于pid回路輸出、設定溫度和實際tec溫度來計算tec驅(qū)動電流。pid回路輸出因此驅(qū)動確定控制器輸出電流的選定dac通道。如上所述，模塊2129(例如：temp_pid)被配置成通過tec控制器電路2135來監(jiān)視和控制附接的tec2131。模塊2129可被配置成接受期望的溫度值作為輸入并且以可設定的速率(時間常數(shù))伺服，直到tec實際溫度變?yōu)榕c設定溫度相同。還可監(jiān)視最大tec電流以及最大溫度和最小溫度以獲得用紅色和黃色警報輸出指示的警報狀態(tài)。用于伺服的算法可包括使用以下離散時域公式的pid回路：u(k)＝u(k-l)+a0*e(k)+al*y(k)+a2*y(k-l)+a3*y(k-2)，其中u(k)為輸出，u(k-l)為先前計算的輸出，e(k)為設定溫度與實際溫度y(k)之間差，y(k-l),y(k-2)為來自tec控制器的一個和兩個采樣延遲輸入溫度。此外，值a0、al、a2、a3可從pid系數(shù)kp、ki、kd導出且采樣周期ts如下：a0＝ki*ts，al＝kp-(kd/ts)，a2＝kp+(2kd/ts)，a3＝-kd/ts。用于產(chǎn)生u(k)的alu的結(jié)構(gòu)可由在每個輸入上具有4:1×16多路復用器的16×16乘法器后跟具有累加器寄存器的36位加法器組成。16位減法器塊產(chǎn)生e(k)值。對u(k)和u(k-1)進行范圍檢查且限制在x"1000"以避免終結(jié)和溢出。累加器變?yōu)橛糜谙乱坏膗(k-l)值。輸入多路復用器和乘法器以及alu均為流水式的且其可能需要用于第一積與和的2個時鐘以及各自用于隨后的3次乘與加的一個時鐘。累加器然后可保持為用于下一周期的u(k-l)的u(k)。在本公開的一個方面，可存在兩個誤差指示器：紅色警報和黃色警報。紅色警報可指示已超出最大溫度、電流或溫度裕度中的任一者。在抑制tec關(guān)閉的初始周期之后，如果出現(xiàn)紅色警報以允許pid回路時間達到設定溫度，則紅色警報將引起tec關(guān)閉和激光器關(guān)閉?？纱嬖谌缦露鄠€流程：·tec_init_proc：當初始啟用tec時，紅色警報關(guān)閉被抑制與采樣周期成比例的一段時間，但不少于約5.8秒。·temp_control：設定并監(jiān)視警報限制、電流限制和pid限制?！id_proc：控制pidalu初始化和pidalu的排序的有限狀態(tài)機(fsm)?！id_mpy_inst：具有同步32位輸出寄存器的嵌入式并行帶符號的16×16乘法器的實例。其可為pidalu的一部分?！ocal_clk_proc：以100us為增量的可編程采樣時鐘產(chǎn)生器。此外，在本公開的一個方面，可對pid常數(shù)和采樣周期進行估計和設定?？墒褂谬R格勒-尼科爾斯(ziegler-nichols)方法來估計pid常數(shù)，所述方法可能需要在無差分和積分項的情況下鑒于足夠的增益而知曉控制回路將振蕩的頻率。此外，由于對設計施加的安全限制，可能無法獲得需要穩(wěn)態(tài)振蕩的這種值。相反，可從阻尼振蕩周期估計tu并且可估計ku。在本公開的一個方面，可在具有從pid值導出的離散系數(shù)a0至a3的電子表格中創(chuàng)建tec(單系數(shù)低通濾波器)和pid伺服系統(tǒng)的簡單一階模型。溫度設定點的階躍變化(stepchange)可用選定pid常數(shù)kp、ki和kd、以及采樣周期ts和模型轉(zhuǎn)移系數(shù)“xfer_coeff”來產(chǎn)生回路的階躍響應(stepresponse)?？捎们€圖表示響應，以使得可以交互方式觀察結(jié)果?？蓪id模塊的實際系數(shù)輸入乘以128，從而得到位6處的二進制點和分數(shù)系數(shù)。另外，可鑒于ku和tu的估計來實施齊格勒-尼科爾斯表以給出pid常數(shù)起始值。此外，用于計算變量的電子表格中可存在兩個窗格。第一個窗格可用于以交互方式發(fā)現(xiàn)ku和tu；第二個窗格可用于以交互方式開發(fā)sfp的最佳kp和ki(系數(shù)項已設定為零)。此外，在本公開的一個方面，齊格勒-尼科爾斯方法可使用以下技術(shù)基于實驗數(shù)據(jù)或模擬植物行為來分配pid系數(shù)：·將ki和kd系數(shù)設定為零?！ぴ龃髃p(增益)系數(shù)，直到回路以恒定振幅振蕩。·注意振蕩周期---這是下表中的tu。·注意kp增益值----這是ku，下表中的最后增益。控制類型kpkikdp0.5kupi0.45ku1.2kp/tupd0.8kukptu/2pid0.6ku2kp/tukptu/8pessen積分0.7ku2.5kp/tu0.15kptu某一過沖0.33ku2kp/tukptu/3無過沖0.2ku2kp/tukptu/3注意在選擇采樣率和一階濾波器系數(shù)之后，電子表格“ku、tu”工作表可用于找出ku值，且然后找出tu值。箱式濾波器在本公開的一個方面，一個或多個多通道移動平均(也被稱為“箱式”)濾波器可在現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga或pld)中以數(shù)字方式實施，所述現(xiàn)場可編程裝置可被配置成為例如10gtosa電子板中的24個adc通道中的每個通道提供可配置低通濾波。24個通道中的每個通道可設定為0、1、2、4、8、16、32、64、128或256個樣本的不同濾波器深度。這種能力可使得能夠?qū)ζ渲行枰唐谄鸱螂S機較高頻率噪聲的adc輸出數(shù)據(jù)進行濾波。也可通過寄存器存儲器空間中的一組通道號相關(guān)寄存器來對濾波器深度和啟用進行編程。在經(jīng)濾波輸出被確定為無效之前，給定濾波器通道的采樣存儲器必須充滿樣本。因此，在一個實施方案中，當獲取樣本時，所有樣本與新樣本減去最舊樣本的和可進行平均并呈現(xiàn)為濾波器的輸出值。在本公開的一個方面，可使用現(xiàn)場可編程裝置(例如：fpga或pld)的內(nèi)部存儲塊來實施一個或多個箱式濾波器，以用于數(shù)據(jù)歷史存儲、定址和索引、以及累加每個通道的和。舉例來說，現(xiàn)場可編程裝置中的單個24位alu可用于數(shù)據(jù)求和，并且和可右移適合于每個濾波器的深度的多個位置。在一個實施方案中，從輸入到輸出可能需要約10個系統(tǒng)時鐘時間(大約400ns)。由于相關(guān)聯(lián)模擬子系統(tǒng)的采樣率可為約4khz/通道，因此箱式濾波器可在增加非常少的延遲時間的同時容易適應所有通道。箱式濾波器的一個通道的符號模型的方框圖示出于圖22中。非易失性存儲裝置在本公開的一個方面，寄存存儲器映射圖的狀態(tài)以及裝置波長表可存儲在一個或多個非易失性閃速存儲器(例如：麥可羅尼克斯(mcronix)閃存，mx25l4006e)中。每個閃速存儲器可為4mb容量的裝置，并且在對裝置加電以應用適當個性的期間以及在維護整個系統(tǒng)的終端用戶定義的行為時可為一體的?？纱嬖诋敱粚懭霑r導致所述字節(jié)向閃存的立即寫入的一組寄存器。因此，當功率循環(huán)時，所述字節(jié)數(shù)據(jù)可存留，從而保持用戶定義的個性?？扇鐖D23a所示定義非易失性閃速存儲器的地址空間的實例。此外，可如圖23b所示定義波長定義表。每個波長表可為32字節(jié)結(jié)構(gòu)，并且每個裝置可包括用于多個波長表的存儲器空間，無論是在現(xiàn)場可編程裝置內(nèi)部還是外部。填充寄存器和波長表的加電閃存流程在本公開的一個方面，在光學通信系統(tǒng)或裝置加電時，板上固件個性可經(jīng)歷兩個流程以便將所述裝置置于最終用戶確定的狀態(tài)。例如，流程可包括將寄存的存儲器映射圖加載到固件系統(tǒng)中并且將波長表復制到通信系統(tǒng)的ram存儲裝置中。每個存儲器空間可被定義為4096個字節(jié)(4kb)。如圖23a中的閃速存儲器映射圖所示，寄存器存儲器映射圖可從0×70000開始。在加電后，板上固件個性執(zhí)行的第一流程是將寄存器值復制到固件寄存器空間中。執(zhí)行的第二流程是從0×70000開始將波長表從閃存復制到裝置上的波長ram空間中。一旦從閃存復制了所有存儲器，則裝置讀取“電流波長”的寄存器值，并且將所述波長寫入激光電極寄存器。此時，裝置可被完全加電且被配置有加載的選定波長并準備好操作。在所述實施方案中，從閃存存儲裝置復制所有寄存器和波長數(shù)據(jù)可能需要約0.4ms。應用編程接口(api)在本公開的一個方面，應用編程接口(api)可由dll可執(zhí)行庫實施。通過將apidll輸入到編碼項目中，api的用戶可訪問對可調(diào)諧激光控制電子器件進行控制的功能?？晒┯脩羰褂玫腶pi功能可允許適當?shù)卮蜷_串行通信端口、讀取和寫入寄存器接口、及甚至提供一些更高級別的宏功能，以直接讀取裝置溫度、設定電極電流、讀取監(jiān)視器電壓、設定波長、并且接通和關(guān)斷激光器和激光器tec。如此一來，本公開可提供可經(jīng)由api訪問的軟件啟用特征，從而提供基于例如實際業(yè)務流對一個或多個模塊或進程的全面的實時控制和監(jiān)視。如上所述，這種可編程性通過帶寬的實時縮放和重新路由、從給定纖維植物的更高帶寬提取以及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的規(guī)劃、構(gòu)建、運行和維護的復雜性和相關(guān)成本的降低在光學層處提供前所未有的靈活性和響應性。雖然本公開的上述書面說明使普通技術(shù)人員能夠制作和使用目前被認為是其最佳模式的技術(shù)，但所述普通技術(shù)人員將理解和了解，在本文中存在具體實施例、方法和實例的變化形式、組合形式和等效形式。因此，本公開不應受上述實施例、方法和實例限制，而是應受處于本公開的范圍和精神內(nèi)的所有實施例和方法限制。本公開的各個方面還可由一個或多個處理系統(tǒng)實施。例如，主控制器101、現(xiàn)場可編程裝置103或激光器109可通過可包括總線和任何數(shù)量的互連總線和橋接器的總線架構(gòu)來實施，如圖24所示?？偩€將包括一個或多個處理系統(tǒng)、一個或多個存儲器、一個或多個通信接口和輸入/輸出裝置在內(nèi)的各種電路鏈接在一起。所述一個或多個處理系統(tǒng)負責管理總線和一般處理，包括存儲在非臨時性計算機可讀介質(zhì)上的軟件的執(zhí)行。如上所述，所述一個或多個處理系統(tǒng)可包括解釋和執(zhí)行指令的一個或多個可配置電路塊。在各實例性實施方案中，所述一個或多個處理系統(tǒng)可實施為或包括一個或多個應用專用集成電路、現(xiàn)場可編程邏輯陣列等。軟件在由所述一個或多個處理系統(tǒng)執(zhí)行時致使所述一個或多個處理系統(tǒng)執(zhí)行本文針對任何特定設備所述的各種功能。非臨時性計算機可讀介質(zhì)還可用于存儲由所述一個或多個處理系統(tǒng)在執(zhí)行軟件時操縱的數(shù)據(jù)。所述一個或多個存儲器可包括用于存儲信息和/或指令的各種類型的存儲器，包括隨機存取存儲器或只讀存儲器和/或其他類型的磁性或光學記錄介質(zhì)及其對應裝置。所述一個或多個輸入/輸出裝置可包括允許輸入信息和/或輸出信息到外部裝置或裝備的裝置。所述一個或多個通信接口還可包括如能夠?qū)崿F(xiàn)與其他裝置和/或系統(tǒng)的通信的機構(gòu)的任何收發(fā)機，包括光學收發(fā)機(例如：tosa和/或rosa)。即使特征的特定組合公開于本說明中和/或陳述于權(quán)利要求書中，但這些組合并非旨在限制本技術(shù)的公開內(nèi)容。此外，本文公開的本技術(shù)的方法和方法論可在軟件、硬件、硬件和軟件的任何組合、并入計算機可讀介質(zhì)以由處理系統(tǒng)執(zhí)行的計算機程序或固件中實施，所述處理系統(tǒng)包括離散硬件電路、門控邏輯、狀態(tài)機、可編程邏輯裝置pld、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、應用專用集成電路(applicationspecificintegratedcircuit；asic)、以及被配置成執(zhí)行本文所述的各種功能的其他合適的硬件。本文所使用的術(shù)語“硬件”、“模塊”或“進程”應被廣泛地解釋為指任何指令、指令集、程序、子程序、代碼、程序代碼、軟件模塊、應用程序、軟件包、例程、對象程序、可執(zhí)行程序、執(zhí)行線程、流程、功能等，包括固件、微代碼、中間件、軟件、硬件描述語言等。此外，軟件還可包括各種類型的機器指令，包括指令、代碼、程序、子程序、軟件模塊、應用程序、軟件包、例程、子例程、可執(zhí)行程序、流程、功能等。此外，軟件還可指通用軟件、固件、中間件、微代碼、硬件描述語言等。如上所述，軟件可存儲在計算機可讀介質(zhì)上。計算機可讀介質(zhì)的實例可包括非臨時性計算機可讀介質(zhì)，例如(舉例來說)光盤、磁存儲裝置、數(shù)字通用盤、閃速存儲器、隨機存取存儲器(randomaccessmemory；ram)、靜態(tài)隨機存取存儲器(staticrandomaccessmemory；sram)、同步動態(tài)隨機存取存儲器(synchronousdynamicrandomaccessmemory；sdram)、只讀存儲器(readonlymemory；rom)、寄存器、可編程rom(programmablerom；prom)、可擦除prom(erasableprom；eprom)、電可擦除prom(electricallyerasableprom；eeprom)、可移動盤、閃速存儲器裝置、以及用于存儲可由處理器或處理系統(tǒng)訪問和讀取的軟件的任何其他合適的介質(zhì)。還應當理解，本領域的技術(shù)人員將認識到如何在設計限制范圍內(nèi)根據(jù)特定應用最好地實施與要在一個或多個現(xiàn)場可編程裝置中單獨或與一個或多個計算系統(tǒng)組合實施的各種功能有關(guān)的所述功能性。本文所使用的術(shù)語“單元”或“部件”是指軟件、硬件、或其任何組合。部件可實施為軟件部件、硬件部件、或其任何組合，包括現(xiàn)場可編程門陣列(fpag)、數(shù)字邏輯、數(shù)字邏輯陣列、應用專用集成電路(asic)、數(shù)字信號處理器(dsp)等、或其任何組合。部件因此可包括軟件部件、任務部件、進程、流程、功能、程序代碼、固件、微代碼、電路、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表、陣列和變量。雖然為了簡單起見，這些方法論在本文中被描述為一系列步驟或動作，但應當理解，所要求的主題不受步驟或動作的順序限制，因為一些步驟或動作可以與本文所示和所述的順序不同的順序進行和/或與其他動作同時進行。此外，根據(jù)本公開的本技術(shù)，可能并不需要所有所例示步驟或動作來實施各種方法論。此外，本文和本說明書通篇所公開的方法論能夠被存儲在制品上，以有利于將這些方法論輸送和傳送到一個或多個處理系統(tǒng)。本文所使用的術(shù)語“制品”旨在涵蓋可從任何計算機可讀裝置、載體或介質(zhì)訪問的計算機程序。本文所使用的術(shù)語“第一”、“第二”等可用于描述各種部件，但所述部件不受上述術(shù)語限制。上述術(shù)語僅用于區(qū)分一個部件與另一個部件。例如，在不脫離本公開的范圍的情況下，第二部件可被稱為第一部件，并且第一部件可以類似的方式被稱為第二部件。此外，本文所使用的術(shù)語“和/或”包括多個相關(guān)項的組合或所述多個相關(guān)項中的任一項。此外，應當注意，當描述元件“耦合”或“連接”到另一元件時，所述元件可直接耦合或直接連接到所述另一元件，或者所述元件可通過第三元件耦合或連接到所述另一元件。如果在上下文中沒有明確相反的意思，則單數(shù)形式可包括復數(shù)形式。在本公開中，本文所使用的術(shù)語“包括”或“具有”指示存在本文所述的特征、操作、部件、步驟、數(shù)目、部分或其任一組合。然而，術(shù)語“包括”或“具有”不排除存在或添加一個或多個特征、操作、部件、步驟、數(shù)目、部分或組合的可能性。此外，如本文所使用的冠詞“一(a)”旨在包括一個或多個項。此外，除非在本公開中如此明確地描述，否則本公開中使用的元件、動作、步驟或指令不應被解釋為對于本公開是至關(guān)重要的或必不可少的。盡管為了描述實例性實施例的目的，已通過本文所述的具體實例例示了本技術(shù)，但相關(guān)領域的技術(shù)人員應當理解，各種各樣的另選和/或等效實施方案可替代所示和所述的具體實例，此并不背離本公開的范圍。因此，本公開旨在涵蓋本文所示和所述的實例和/或?qū)嵤├娜魏涡薷男问交蜃兓问剑瞬⒉槐畴x本公開的精神和技術(shù)范圍。當前第1頁12