微机电系统光子交换机的设备和方法与流程

技术领域

本发明涉及光子学，并且更具体地，涉及一种微机电系统(micro-electro-mechanical-system，MEMS)光子交换机的设备和方法。

背景技术：

一种光子交换机为三维(three dimensional，3D)微机电系统光子交换机。MEMS光子交换机具有优异的性能，例如实现高端口计数的能力。同样，MEMS光子交换机具有优异的光学性能，例如低损耗、低偏振依赖性、高线性度和低噪声。另外，MEMS光子交换机具有优异的关断状态性能，例如高隔离度和低串扰。

然而，MEMS光子交换机具有限制其广泛使用的一些问题，例如较慢的切换速度以及由复杂的控制方法驱动。当MEMS光子交换机在三级CLOS交换机等级联配置中使用或在跨越光子交换网络建立中转多个节点的路径时，这尤其成问题。同样，控制方法可能留下由交换机引入的剩余调制，这会干扰交换机的级联。

技术实现要素：

在一个实施例中，一种对准微机电系统(MEMS)光子交换机的反射镜的方法包括：在第一时间段期间，由第一控制光束照射与所述MEMS光子交换机的第一反射镜阵列的第一反射镜相关的第一组光电二极管，以及在第二时间段期间，由第二控制光束照射与所述第一反射镜阵列的第二反射镜相关的第二组光电二极管，其中所述第二控制光束在所述第一时间段期间关闭，所述第一控制光束在所述第二时间段期间关闭，并且所述第二时间段在所述第一时间段之后。该方法还包括：在第三时间段期间，由所述第一控制光束照射所述第一组光电二极管，其中所述第二控制光束在所述第三时间段期间关闭，并且所述第三时间段在所述第二时间段之后。

在一个实施例中，一种控制系统包括：第一光信号发射(iniect)模块，用于在第一时隙期间，将第一多个控制光束发射到微机电系统(MEMS)光子交换机的第一准直器阵列的第一部分准直器，使其被所述MEMS光子交换机的第一反射镜阵列的第一部分反射镜反射，并且在第二反射镜阵列上形成第一多个光束斑，以及在第二时隙期间，将第二多个控制光束发射到所述第一准直器阵列的第二部分准直器，使其被所述第一反射镜阵列的第二部分反射镜反射，并且在所述第二反射镜阵列上形成第二多个光束斑，其中所述第二时隙在所述第一时隙之后，所述第二多个控制光束在所述第一时隙期间关闭，并且所述第一多个控制光束在所述第二时隙期间关闭。该控制系统还包括：耦合至所述MEMS光子交换机的反射镜获取控制单元，其中所述反射镜获取控制单元用于在所述第一时隙期间从所述第二反射镜阵列上的第一多个光电二极管接收第一多个信号，以检测所述第一多个光束斑，并且从所述第二反射镜阵列上的第二多个光电二极管接收第二多个信号，以检测所述第二多个光束斑。此外，该控制系统包括：耦合至所述反射镜获取控制单元的反射镜驱动器，其中所述反射镜驱动器用于耦合至所述MEMS光子交换机，在所述第一时隙期间根据所述第一多个信号控制所述第一部分反射镜，以及在所述第二时隙期间根据所述第二多个信号控制所述第二部分反射镜。

在一个实施例中，一种控制系统包括：处理器和存储有供该处理器执行的程序的计算机可读存储介质。该程序包括指令，用于：根据成帧结构产生光学控制光束的序列，将所述光学控制光束的序列耦合至微机电系统(MEMS)光子交换机的准直器阵列，使其被所述MEMS光子交换机的第一反射镜阵列的反射镜反射，并在所述MEMS光子交换机的第二反射镜阵列上生成光束斑，以及从所述第二反射镜阵列上的多个光电二极管接收多个信号，并根据所述多个信号控制所述第一反射镜阵列的反射镜。

上文已经相当宽泛地概述了本发明实施例的特征，从而能够更好地理解随后的本发明的详细说明。本发明实施例的另外特征和优点将在下文中进行描述，这形成了本发明权利要求的主题。本领域技术人员应理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于实现本发明相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还应认识到，这类等效构造并不偏离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参照结合附图进行的以下描述，其中：

图1示出了微机电系统(MEMS)光子交换机的实施例；

图2示出了MEMS反射镜结构的实施例；

图3示出了MEMS反射镜的常平架的实施例；

图4示出了MEMS反射镜结构的另一个实施例；

图5A至图5E示出了具有填隙式(interstitial)光电二极管的MEMS反射镜阵列的实施例；

图6示出了具有填隙式光电二极管的MEMS反射镜阵列的系统的实施例；

图7示出了具有填隙式光电二极管的MEMS阵列上光束斑的实施例；

图8示出了具有消色差准直器的MEMS模块的实施例；

图9示出了在控制波长处比业务波长处具有更长有效焦距的MEMS模块的实施例；

图10示出了在控制波长处比业务波长处具有更短有效焦距的MEMS模块的实施例；

图11示出了在反射镜上集成有光电二极管的MEMS反射镜阵列的实施例；

图12A至图12C示出了具有填隙式光电二极管以及在反射镜上集成有光电二极管的MEMS反射镜阵列的实施例；

图13示出了MEMS反射镜的振动响应的曲线图；

图14示出了用于对准具有集成光电二极管的MEMS反射镜的帧结构的实施例；

图15示出了用于对准具有集成光电二极管的MEMS反射镜的帧结构的另外的实施例；

图16示出了控制光源的实施例；

图17示出了控制光源的另一个实施例；

图18示出了用于对准具有集成光电二极管的MEMS反射镜的控制结构的实施例；

图19示出了具有填隙式光电二极管的MEMS反射镜阵列的不确定区域；

图20示出了具有填隙式光电二极管的MEMS反射镜阵列的光电二极管响应；

图21示出了具有填隙式光电二极管的MEMS反射镜阵列的不确定区域；

图22示出了MEMS反射镜阵列编号方案的实施例；

图23示出了用于对准具有集成光电二极管的MEMS反射镜的帧结构的实施例；以及

图24示出了对准具有集成光电二极管的MEMS反射镜的方法实施例的流程图。

除非另有说明，不同附图中对应的标号和符号通常指代相对应的部件。附图被绘制成清楚地说明实施例的相关方面，并不一定按比例绘制。

具体实施方式

一开始就应当理解，虽然下面提供了一个或多个实施例的示例性实现方式，但是公开的系统和/或方法可以使用任何数量的无论是当前已知还是现有的技术来实现。本公开决不受限于下文示出的示例性实现方式、附图以及技术，包括本文示出和描述的示例性设计和实现方式，而是可以在所附权利要求的范围及其所有的等效范围内进行修改。

在一个实施例中，光电二极管集成在光子交换机中的微机电系统(MEMS)反射镜阵列上。具有控制波长的光束在两个方向上传播，通过光子交换机。光学控制光束和集成光电二极管用于对准反射镜阵列的反射镜，从而获得初始对准并维持服务中(in-service)连接的对准。单独时隙用于获得连接的初始对准并维持服务中反射镜的对准，从而使得不同对准不会彼此干扰。在不同的时隙施加控制光，以维持服务中反射镜的对准并对准新的连接时，使用帧结构。在另外的实例中，使用帧结构，以允许在初始对准时隙的不同时隙中初始地设置多个反射镜。在附近的反射镜被初始地对准时，服务中反射镜不会被锁定较长的时间。这可降低这些反射镜的振动扰动在一段较长时间内得不到校正的风险。

控制光具有不同于业务光(traffic light)的波长。各种反射镜的控制光可在不同的时隙中打开和关闭。时隙的长度可短于MEMS反射镜由于蓄意电极驱动信号或由于振动的影响移动显著的量的最小时间。一些时隙用于维持现有连接的反射镜对准，而其他一些时隙用于设置新的连接。

通过采用与用于维持在适当位置的服务中反射镜的时隙不同的时隙将设置的反射镜对准，反射镜设置不会干扰服务中反射镜的控制。设置的反射镜可通过进一步细分时隙的设置部分而彼此隔离，便于同时设置MEMS交换机中所有的反射镜。控制结构可以与含有集成在反射镜之间和/或反射镜之上的光电二极管的MEMS反射镜阵列一起使用。

三维(3D)MEMS光子交换机可使用一个或两个可操纵的反射镜阵列，以便在准直器阵列之间形成可交换的光路。当使用一个反射镜阵列时，反射镜阵列被布置成与静态平面或近似平面回射(retro-reflective)反射镜相对。在本实例中，控制波长在两个方向上传播穿过光子交换机，只照射各自控制载波路径上遇到的第二反射镜周围的光电二极管。

图1示出了MEMS光子交换器100，是一种具有两个阵列的可操纵反射镜的三维(3D)MEMS光子交换器。MEMS光子交换器100含有反射镜阵列104和106。光例如从光纤，经由准直器阵列102进入并入射到反射镜阵列104的反射镜上。调整反射镜阵列104的反射镜在两个平面中的角度，使光入射到反射镜阵列106的适当反射镜上。反射镜阵列106的反射镜与准直器阵列108的特定输出端口相关联。同样，调整反射镜阵列106的反射镜在两个平面中的角度，使来自反射镜阵列104的适当反射镜的入射光束耦合到适当的输出端口。于是，光在准直器阵列108的例如耦合到光纤的准直器中出射。类似地，光进入准直器阵列108，被反射镜阵列106的反射镜反射，被反射镜阵列104的反射镜反射，并通过准直器阵列102出射。

反射镜阵列具有可操纵的3D-MEMS反射镜(此处称为MEMS反射镜)阵列，其通过相关的准直器反射投射到其上的光束。接着，反射光束在相对反射镜阵列上的相对反射镜上反射。因而，NxN MEMS光子交换模块含有N个输入反射镜，其中每个可以接入相对反射镜阵列上的N个反射镜的任一个，反之亦然。利用NxN交换机的2N个可操纵的反射镜，这使得反射镜计数与交换机的端口计数线性地增长。对于构建光子交换机的许多其他方法，反射镜计数或交叉点计数随着端口计数的平方增长。因而，MEMS光子交换机能够扩大到大的端口计数，而一些其他途径受限于反射镜计数或交叉点计数。然而，随着MEMS光子交换机中端口计数的增长，反射镜之间合适的最小光路长度和/或合适的最大反射镜偏转角增加。

用改性硅晶片工艺制造MEMS光子交换机100中的MEMS反射镜。图2示出了可具有约550μm至约2.5mm，例如约1mm直径的MEMS反射镜结构110的实施例。MEMS反射镜结构110含有反射镜112，反射镜112悬置在轴承114和116的两个轴之上以使其克服轴承的扭簧作用而倾斜，该扭簧作用试图将反射镜112维持在特定位置。在反射镜112下面，对于1mm的反射镜，在约80μm至100μm的距离处，有三个或四个分段板偏转电极。当使用四个电极时，每个电极可与反射镜象限相关联。当向电极施加电压时，反射镜112通过静电吸附朝着该电极被吸引，克服硅扭簧的弹簧作用扭动。通过调整一个或多个电极上施加的驱动电压，可以在角度方向和幅度上控制该偏转。对于从静止状态起最大光束偏差为10到14度，或者峰到峰光束偏差为20到28度，驱动电压可高达几百伏，平面外最大反射镜偏转为5到7度。

图3示出了常平架120，为可以用作轴承114或轴承116的常平架的实例。常平架120可以由硅扭簧制造，其试图将反射镜返回到其平面位置。当反射镜移动时，驱动电压在一个或多个象限电极上的吸引力和增加的弹簧张力之间的关系确定反射镜最终的指向角度。

图4示出了含有常平架固定的可移动反射镜132的反射镜结构130，反射镜132由具有枢转的y轴和枢转的x轴的常平架环131支撑。作为一个轴上的枢轴的弹簧135和137促进了x轴上的运动，作为正交轴上的枢轴的弹簧134和136促进了y轴上的运动。

使用象限电极138、139、140和141沿着弹簧135和137之间以及弹簧134和136之间形成的这两个轴调整反射镜的偏转角。向象限电极139施加驱动电压，导致反射镜朝着该电极被吸引，使反射镜克服弹簧135和137的弹簧作用而扭动，直到电极的吸引力由弹簧的扭力平衡，产生负向x反射镜偏转。同理，单独向象限电极140、141和138施加驱动电压可产生负向y、正向x或正向y偏转。吸引力与电场(反射镜和电极之间的电位差除以反射镜和电极之间的间隙)成比例。因此，对于接地电位反射镜，电场的极性以及反射镜上的驱动电压的极性是无关紧要的，并且相对的成对电极不是被差分地驱动。然而，可以驱动x轴上的一个或另一个电极以及y轴上的一个或另一个电极，以产生含有x和y分量的任一组合的偏转角。通过x和y电极驱动电压的适当组合以及“+”/“-”电极选择可使反射镜指向“罗盘的所有点”。

光电二极管阵列被放置成反射镜阵列中反射镜之间的填隙式阵列，以便提供跨反射镜阵列的光检测器的检测网格。在一个实例中，光电二极管与特定反射镜相关联。图5A至图5E分别示出了MEMS阵列320、330、230、240和250的示例性部分。这些阵列可以具有例如10x10(每个阵列100个反射镜)与32x32(每个阵列1024个反射镜)之间的任何尺寸。在具有填隙式光电二极管的MEMS阵列320中，光电二极管324布置成与四个反射镜322等距，而在具有填隙式光电二极管的MEMS阵列330中，光电二极管334布置在围绕MEMS反射镜332的共享八边形图案中。同样，在MEMS阵列230中，光电二极管234布置在围绕MEMS阵列232的修正三角形构造中，并且在MEMS阵列240中，光电二极管244布置在围绕MEMS反射镜242的修正正方形图案中。此外，在MEMS阵列250中，光电二极管254布置在围绕MEMS反射镜252的修正六边形图案中。也可以是其他光电二极管布置。例如，五个、七个、八个或更多光电二极管可围绕MEMS反射镜布置并与其相关联。反射镜阵列具有一系列行和一系列列的MEMS双轴可操纵微反射镜，例如直径为0.5至1.5mm。

图6示出了含有MEMS模块372的MEMS系统。反射镜阵列382和388可以是MEMS阵列320、330、230、240、250或其他结构。通过在输入端和输出端上将控制光耦合进入光纤，光纤374和396上的业务光与具有带外波长的控制光在穿过反射镜腔室的两个方向上叠加。在一个实例中，光纤374和396在控制波长和业务波长处均为单模光纤。输入光纤连接终止于输入准直器380的阵列，该阵列从光纤中的光产生平行光束。输入光纤准直器充当透镜，在投射到反射镜阵列，例如反射镜阵列388的反射镜上的业务光载波波长处生成直径稍小于MEMS反射镜直径的扩展的侧面平行准直光束，例如光束直径为0.45-1.3mm。在控制波长处，这些光束可以是稍微发散的或稍微会聚的。当控制光束会聚时，焦点在光路的前面。控制光束在焦点之后发散。输出准直器模块394类似地对准反射镜阵列382。当光发射到输出准直器时，平行准直光束中心与各自的反射镜中心对准。如果存在相反路径业务信号，准直器在业务波长处投射名义上平行的光束，但是在控制光载波波长处投射会聚的或发散的光束。

反射镜阵列及其各自的准直器阵列被放置在足够尺寸的空光学腔室的任一侧，使得一个反射镜阵列上的每个反射镜能够将来自其本地准直器的光束指向相对的反射镜阵列上的每个反射镜。可替代地，光学腔室具有一个或多个大的平面或曲面反射镜，用于将长的反射镜阵列间光路合拢到较小的物理空间。

向反射镜下面的三个或四个分段电极施加驱动电压，可瞄准或操纵反射镜。电极与反射镜可间隔约80到100微米。向分段施加不同的电压，反射镜可指向其最大偏转范围内的一个角度。例如，使用来自施加的电极电压的静电力，使反射镜克服试图将反射镜保持在其原始平面的常平架底座的弹簧张力而偏转，最大偏转范围在x和y平面中均可为约正负5到7度。从反射镜腔室带出这些电极的驱动线。

反射镜阵列也含有围绕MEMS反射镜周边放置的光电二极管。光电二极管跨反射镜阵列的表面形成检测器的网格，有助于在交换连接建立的初始连接阶段期间的实际光束着屏放置的直接检测。光电二极管充当与反射镜关联的光控制功率传感器，用于服务中优化链路的优化和运作中维护。也追踪出这些光电二极管的线。为了避免产生数百个低幅值信号，可在反射镜阵列上物理关联的电子设备中放大、数字化和/或多路复用光电二极管输出。阵列上电子设备可处于扩展的反射镜阵列基板的正面或由单片或杂交技术生成的基板的反面。

控制器402基于相对反射镜的光电二极管的输出经由驱动线控制相对反射镜。当对准适当的反射镜以形成光路时，业务光束将仅照射目标反射镜和输出准直器表面，而共轴扩展控制光束将均匀照射光路中与目标反射镜相关联的光电二极管。光路中第一反射镜周围的光电二极管不被照射，因此需要双向控制光载波供给(feed)，以照射第一反射镜。在设置和运作中维护期间，光束斑位置的测量提供反射镜的指向优化检测。

双向控制光束有助于光路中相对的反射镜同时和独立的初始对准，因此，控制光束均匀地照射围绕相对的目标反射镜的光电二极管。因而，反射镜腔室模块含有与其各自反射镜阵列的反射镜精确对准的两组准直器，使得来自准直器阵列的光纤的光形成中心轴穿过其各自反射镜阵列的反射镜中心的光束。这些准直器阵列在业务光波长处投射经准直的光束，在控制光波长处投射共轴光束。业务光束可为平行光束，或稍微弯曲的以补偿高斯光束分散。

当第一反射镜反射来自输入准直器的控制光束时，该光束投射到第二反射镜阵列的目标反射镜上或附近。第一反射镜的直径足以反射业务光束和控制光束。目标反射镜周围或不确定区域中附近反射镜周围的光电二极管确定由此导致的光束斑放置。不确定区域为光束例如由于最初盲算的反射镜指向可初始着屏的目标反射镜周围的区域。光电二极管响应使得控制系统能够计算着屏位置误差和校正矢量，以便更好地对准业务光束。当反射镜被对准时，目标反射镜的光电二极管由控制光束大致均匀地照射。控制系统可快速补偿该均匀照射的改变，以便在操作期间保持对准。

光信号发射块378和400以及光信号接收块376和398耦合至MEMS模块372。可选的光信号接收块376和398确认当正确对准反射镜时，交叉交换机(cross switch)光损失低。同样，如果在输入端处用已知输入特定的身份标记或身份词调制控制光信道，光信号接收块376和398是有用的。目标输出端口上的控制光接收器可确认验证交叉交换机连接映射的身份标记或身份词的接收。

光信号发射块378和400是从系统相对侧发射并跨MEMS模块372反向传播的光学对准源。例如，使用光学组合器，将光学对准源发射到光纤中。光学对准源含有来自一个或多个激光器的光。不需要专用的激光器，这是因为控制功率相对于激光器的功率输出低，一个激光器可经由分光器驱动多个输入。光纤374和396在控制波长和业务波长处均为单模的。控制波长可以是比业务波长更短的波长。例如，当业务处于1550nm电信波段或1300电信波段时，控制波长可处于800-850nm或905-1040nm带宽范围内。

图7示出了具有填隙式光电二极管的反射镜阵列以及光束着屏斑的一些实例。在反射镜706上适当地对准业务光束710和控制光束708。该对准由于其近似的本质不太可能从初始计算发生，而是表示施加了获取和优化过程之后的目标。

在一个实例中，控制光束714部分地照射目标反射镜，即反射镜712。业务光束716与控制光束714共轴。控制光束714，因而业务光束716的位置可由不确定区域720中的光电二极管检测的光确定。锁定射向(beaming)不确定区域720中的反射镜的相对基板上的反射镜以及不确定区域720中的反射镜718。被照射的光电二极管以及被检测功率的相对量使得校正矢量的计算能够按照到反射镜712上光束中心的距离和角度计算。在该实例中，光束主要落到反射镜712的左侧和上方的光电二极管上，大部分功率落到离反射镜最近的光电二极管上。照射了三个光电二极管。来自这些光电二极管的信息确定了光束着屏位点应当向右和向下移动作为矢量角，需要移动大约光束的直径，以便与目标反射镜更好地对准。该计算可基于接收最多光的光电二极管，其中该矢量大约从光电二极管的位置到目标反射镜的中心。在另一个实例中，所有三个被照射的光电二极管接收的功率用于通过三角测量法更准确地确定光束的中心。当使用多个光电二极管时，通常可以在单个周期更精确地进行对准。接着，在操作期间，通过监测反射镜周围的光电二极管，克服反射镜漂移维持优化。当使用少于三个的光电二极管时，使用与反射镜712相关的光电二极管作为附加步骤，光束随后能够更精确地位于正中。

在最初光束指向具有更宽泛容差的实例中，控制光束724和业务光束726在不确定区域732中最初着屏的位置与反射镜722距离更远。在初始对准期间，锁定反射镜734和射向不确定区域732中的反射镜734的相对基板上的反射镜，释放不确定区域732中与反射镜相关的光电二极管，用于正在被设置的光束的功率检测测量。这被测量为锁定控制光束的接收功率之外的增量功率。光束着屏区域中的光电二极管响应正在被设置的光束724的接收控制照射。检测的照射值用于计算光束着屏位点的中心，或者使用接收最多光的光电二极管近似计算，或者使用三个或更多光电二极管更精确地计算，以便确定光束中心的实际位置。可计算校正矢量，以便与目标反射镜实现近似或准确地对准。这使光束接近被对准。例如，业务光束730和控制光束728接近与反射镜722对准。如果在反射镜722周围的光电二极管仍然存在可检测的误差，可计算第二小校正矢量。

2013年8月12日提交的标题为“微机电系统光子交换机的设备和方法”、申请号为13/964,437的美国专利申请公开了具有填隙式光电二极管的MEMS光子交换机的其他细节，在此并入本申请作为参考。

图8示出了作为跨MEMS交换机的经准直的光束投射的业务光束和控制光束。控制光束506和业务光束508进入单模光纤502和透镜504，并投射到反射镜阵列510的反射镜512上。光电二极管514围绕反射镜512。控制光束506和业务光束508被反射镜512反射，射向反射镜阵列516上的反射镜518，光电二极管520和521围绕反射镜518。这两个光束穿过透镜522出射到单模光纤524。当控制光束506和业务光束508分别在反射镜512和518上的中心处时，光电二极管514、520和521不被照射，因为透镜504和透镜522为消色差的。

图9示出了业务光束538和控制光束536，其中控制光束536为稍微发散的。控制光束536和业务光束538进入单模光纤502和透镜532。透镜532使控制光束536相对于业务光束538发散，但光束仍然是共轴的。控制光束536和业务光束538被反射镜阵列510中的反射镜512反射，射向反射镜阵列516上的反射镜518。当控制光束536和业务光束538在反射镜518上的中心处时，控制光束536发散以照射光电二极管520和521，而在反射镜518上的中心处时，业务光束538不照射光电二极管520和521。控制光束534和业务光束538接着穿过透镜532出射到单模光纤524。由于控制光束536在去往反射镜512的路径中发散，反射镜512足够大，以适应光斑大小的增加。

对光电二极管520和521的照射差异产生通过调整反射镜512来操纵光束的控制矢量，从而最小化与反射镜518相关联的光电二极管520和521上接收的控制光束功率的差异。当业务光束538和控制光束536在反射镜518上的中心处时，光电二极管上的功率大致相等，因为业务光束与控制光束共轴。由于光束斑是共轴且位于中心处的，光电二极管520和521检测的功率量相似。

在未对准的实例中，控制光束536和业务光束538从反射镜518的中心偏移，光电二极管520比光电二极管521可能检测更多的光。当照射三个或更多二极管时，可通过三角测量法确定光束位置。因为光束是共轴的，当控制光束被对准时，业务光束会被对准。

因为当业务光束538在反射镜518上的中心处时，光电二极管520被照射，光电二极管520产生的信号可控制服务中操作期间和初始对准期间的优化。与目标反射镜相关联的光电二极管用于精细对准，而不确定区域中其他光电二极管用于初始过程对准。在初始对准期间，可锁定不确定区域中的其他反射镜。反射镜可被锁定例如5至10ms，这比进动(precession)用于粗略对准锁定时锁定的时间段短。通过在相对反射镜上维持当前X、Y驱动电压来实现锁定，而与不确定区域中反射镜周围的目标反射镜光电二极管的控制输入无关。这释放了不确定区域中与反射镜相关联的光电二极管，用作新光束位置的检测网格。

图10示出了控制光束稍微会聚且与经准直的业务光束共轴的光学链路。当焦点在第二反射镜阵列前面很远(well before)时，控制光束展开到焦点之外，并照射第二反射镜周围的光电二极管。由围绕反射镜的光电二极管检测的功率差异可产生通过调整第一反射镜来操纵光束的控制矢量，从而最小化光电二极管接收的控制光束功率的差异。当与反射镜相关联的光电二极管上的控制功率相等时，控制光束，从而业务光束位于中心处。由于业务光束与控制光束共轴，他们都采用相同的对准而处于中心处。在本实例中，不需要增加反射镜直径以处理控制光束，因为控制光束576在反射镜阵列510处比业务光束578小。

业务光束578和控制光束576进入单模光纤502和透镜572。透镜572会聚控制光束576，而业务光束578被准直。光束被反射镜阵列510上的反射镜512反射，射向反射镜阵列516上的反射镜518。光束穿过透镜574和单模光纤524出射。

因为当业务光束578在反射镜518上的中心处时，光电二极管520被控制光束576照射，光电二极管520产生的信号可控制服务中操作期间以及精细对准期间初始设置操作的优化。与跨不确定区域的反射镜相关联的光电二极管可用于检测初始光束放置。有必要的话，在适当位置锁定不确定区域中的反射镜。

2013年11月21日提交的标题为“微机电系统光子交换机的设备和方法”、申请号为17/472,407HW 90000217US01的美国专利申请公开了控制波长和业务波长处具有不同焦距的准直器的其他细节，在此并入本申请作为参考。

在另一个实例中，光电二极管集成在MEMS反射镜的表面上，图11示出了在反射镜表面上集成有光电二极管的MEMS反射镜的MEMS反射镜阵列150。MEMS反射镜阵列150含有MEMS反射镜152，光电二极管154集成在反射镜的表面上。

图12A至图12C示出了光电二极管放置在反射镜阵列中的反射镜之间的基板上以及反射镜表面上的MEMS反射镜阵列。图12a中反射镜阵列160示出了其中光电二极管164置于反射镜162的表面，并且光电二极管166在四个周围反射镜之间等距离隔开的反射镜162。图12b示出了具有反射镜582的反射镜阵列580，光电二极管584置于反射镜582的表面上，光电二极管586以三角形图案放置，该三角形图案的中心与四个周围反射镜的中心等距。同样，图12c示出了具有反射镜592的反射镜阵列590，光电二极管594置于反射镜592的表面上，光电二极管596以菱形图案放置，该菱形图案的中心与四个周围反射镜的中心等距。也可以使用其他光电二极管图案。例如，可使用更多的填隙式光电二极管。光电二极管可放置在两个反射镜之间的区域中，而不是在四个反射镜之间的中心处。

填隙式光电二极管协助反射镜光电二极管确定初始光束放置的中心。这可以通过三个或更多光电二极管响应和光束位点中心的三角测量精确地确定。当初始光束着屏仅照射一个光电二极管时，不能确定其在光束斑中的位置。虽然可计算光束斑距离，但是不能计算光束斑中心到该光电二极管的方向。因此，光电二极管位置可用作光束位置，这会导致更接近的校正矢量。一旦光被目标反射镜上的任何反射镜光电二极管接收，光束可走动到反射镜中心。

2013年11月21日提交的标题为“微机电系统光子交换机的设备和方法”、申请号为17/472,167的美国专利申请公开了具有放置在MEMS反射镜表面上的光电二极管的MEMS反射镜阵列的其他细节，在此并入本申请作为参考。

一个实施例中对准了反射镜，不确定区域中没有反射镜的扩展锁定。因而，所有服务中反射镜保持完全动态控制。在一个实例中，在每个不确定区域一次设置一个新的连接。在另一个实例中，一次设置每个不确定区域的多个反射镜。在一个实例中，所有的反射镜被同时设置。

在适度高频下选通控制信道照射，产生控制时隙。控制时隙比MEMS反射镜移动显著距离花费的时间短。例如，MEMS反射镜的运动可局限在1-2kHz机械谐振频率的十倍，即极限为10-20kHz。在高很多的频率，例如50-100kHz下选通控制信道使得能够检测全频谱范围的运动得到的反射镜信号变化。通过最高频率的每个周期以两个以上照射来选通控制照射反射镜位置，即超过奈奎斯特速率，保留了反射镜移动的全频谱信息。以多个选通相位进行选通，使得服务中信道被照射X％时间，被设置的反射镜的反射镜控制信道被照射(100-X)％时间，服务中控制信道电子设备切换到用于设置光束检测。因为切换比反射镜的运动发生得更快，控制电路的光学灵敏度有少许下降。该少许下降可通过稍高的控制光功率得到补偿。同样，控制带宽没有实际损失，其仍然高于反射镜运动频谱的上端。

在初始反射镜设置和服务中反射镜对准维持之间产生时间上的分开防止了控制串扰，因为服务中反射镜的控制在附近新的反射镜电路设置期间得以维持，现在，服务中反射镜和设置反射镜的控制在时间上是分开的。因此，在附近反射镜的设置持续时间没有锁定服务中反射镜。可将时隙进一步细分，使得每个被设置的反射镜在每m个设置光照射周期被照射一次，被照射设置光照射周期的持续时间的1/p，或者两者兼有。这使得能够在每个不确定区域同时设置m个反射镜、p个反射镜或m*p个反射镜。因为选通控制的帧重复率比移动反射镜花费的时间短很多，当m倍的帧长比反射镜设置时间短很多时，反射镜设置时间不会被显著减慢。对于100kHz帧速率，m小于约20到50。

不同的目标反射镜具有与其他不确定区域直径相同但位于自身中心处的不确定区域，基于不确定区域中反射镜的数量跨MEMS阵列的表面产生可用设置信道编号或相位的重复图案。当m*p＞n时，其中n为每个不确定区域的反射镜数量，可同时设置阵列中所有的反射镜。

选通到多个相位中的设置控制信道照射的分光可减小设置控制带宽，因为奈奎斯特采样速率降低，反射镜位置的有效采样速率减少到1/m。剩余的设置信道带宽仍然足够用于快速设置。例如，使用100kHz选通速率，其中m＝25，p＝1，在设置期间照射的单个反射镜每毫秒被照射四次，向控制系统提供与高达2kHz包络一致的奈奎斯特采样速率。因此，在小于移动反射镜的时间的几分之一毫秒内进行测量。在另一个实例中，m＝5，p＝5，不确定区域大到25个反射镜的大小，控制带宽保持在10kHz以上。

通过产生重复性高频控制帧，可实现从设置控制中分离服务中控制。光电二极管及其接收器为设置相位和服务中相位收集的数据，实际上为表示反射镜放置位置的模拟信号。这通过比较来自光电二极管的模拟信号来确定。模拟信号可被明确地采样，并且没有带宽损失，只要依据奈奎斯特定理，出现的最高模拟频率小于采样频率的一半。

MEMS反射镜是由呈现机械谐振的弹簧悬置的小的质量。对于影响MEMS反射镜的来自外部的冲击或振动频率，最高的频率倾向于被反射镜弹簧系统吸收，因为在进入的振动反向力的相位之前，弹簧力没有足够的时间扰动反射镜。图13示出了反射镜弹簧系统的振动响应260。在低频率下，振动穿过MEMS反射镜，最高到扭转常平架弹簧的力达到机械谐振的点。高于谐振时，响应降低。将MEMS模块与机械底座隔离的振动可增加滚降。反射镜弹簧系统具有相当高的谐振峰值Q。振动响应260具有一个谐振峰值以及约20dB/十进位斜率的尾端。在其他实例中，反射镜弹簧间隔中有两个或多个谐振峰值。常平架弹簧可具有类似的扭转刚度特性，但是支撑不同的质量，在一个轴上质量为反射镜，在另一个轴上为反射镜、另一组常平架弹簧和常平架环。响应可以是限制在约20kHz的带宽。因此，应使用至少40kHz的采样速率。不同的响应可使用更低的采样速率。

在50-100kHz速率下用不同的相位将控制信道光功率接通和关闭产生交替周期，其中服务中反射镜的控制信道在一个周期被照射，被设置的反射镜的控制信道在另一个周期被照射。服务中反射镜的控制信道控制电路也在以下两者之间切换：在服务中控制信道被照射期间为那些反射镜采样控制光束，以及在设置光束被照射期间为初始设置光束的到来形成检测网格。这些周期的持续时间可大约为5到10微秒，这比MEMS反射镜改变位置花费的时间短很多，但是对于要处理的光学检测和控制电子设备来说是合理的低频。

在一个实例中，设置新的连接的时间段与维持服务中连接的时间段交替。图14示出了服务中采样时隙272，随后是初始设置采样时隙274。这两个时隙具有时间276，其可以是以50-100kHz重复率的10-20微秒。服务中反射镜的控制光束以与被设置的反射镜的控制光束交替的5-10微秒的帧时期被照射。当存在服务中控制光，并且服务中控制电路正在优化其相关反射镜时，被设置的反射镜的控制光载波不存在控制光，因而没有干扰发生。服务中控制电路在服务中控制光束被照射的时期主动控制服务中反射镜，但是接着反射镜在下一个5-10微秒被锁定，其光电二极管和接收器被重新设定用途，充当设置光束着屏位点检测器的网格。在服务中控制光束不被照射的相位中，被初始设置的反射镜的控制光束被照射，被设置的反射镜将该光束投射到不确定区域中的某个地方。不确定区域中其他反射镜的重新设定用途的控制器的网格协调光束着屏位置，馈送到被设置的反射镜的控制器。在该周期的接下来部分期间，当服务中反射镜被照射时，被设置的反射镜的控制器将计算校正矢量并将该校正电压施加到反射镜。反射镜移动花费大量的时间。接着，当初始设置过程结束时，重复该过程，以确定反射镜是否与局部设置足够好地对准。因而，服务中反射镜和初始设置反射镜具有连续控制。

图15示出了各种多帧时隙。在图案282中，15μs时隙的初始设置与5μs时隙的服务中维持交替。在该实例中，在每个不确定区域可同时设置最多三个反射镜。在每个设置时隙设置一个反射镜。在图案284中，每个不确定区域被设置的三个反射镜各自在帧的初始设置部分具有5μs的时隙。在图案286中，在每个不确定区域可同时设置最多九个反射镜。在帧的每个初始设置部分，三个反射镜具有时隙，帧的设置部分本身具有三帧的多帧。因而，所有九个反射镜在初始设置时隙被对准。可以比这些实例具有更多数量的帧。例如，细分将激活帧在多帧结构中分成4-8个间隙和4-16个帧，有助于在每个不确定区域同时设置最多16-128个反射镜。

在适当时隙期间，控制信号被调制成激活的。这可以通过使用单个光源和调制器阵列或光源阵列来实现。当使用调制器阵列时，可在压缩光子集成电路(photonic integratedcircuit，PIC)，例如基于硅波导来执行分光功能。分光器和耦合器可以是混合电光马赫-曾德尔阵列，例如由铌酸锂、二氧化硅、GaAs/AlGaAs或InP/InGaAsP制成。代替马赫-曾德尔干涉仪，可使用幅度调制、相位调制、频率调制或偏振调制。可使用电光P型本征N型(pin)调制器。调制器可以是在载流子注入模式或载流子耗尽模式下操作的干涉仪类型或在载流子注入模式下操作的电吸收调制器。

图16示出了产生、定时以及将光控制信道发射到MEMS模块上的16个准直器的功能。控制激光器298可以是低成本、低功耗、控制波长下的无色激光器。控制波长例如可以是800-850nm、980nm或1480nm。光功率在分光器304，即基于波导的1∶16分光器中被分成单独的光路。这些单独光路向马赫-曾德尔干涉仪302馈送。在马赫-曾德尔干涉仪中，当两个臂的光路长度相等时，光从完整的相长干涉穿过。然而，当臂的光路长度不相等时，例如向一个臂施加电场时，由于相消干涉输出信号减小。当两个臂之间的相移为180°时，存在完整的相消干涉，没有输出。使用MEMS基板光电二极管可获得用于完整的相消干涉的适当电场电平，以检测反馈到控制信道帧驱动器296的信号功率，为马赫-曾德尔干涉仪设定正确的驱动电压。这可以在设备调试期间或在不被设置的端口上的设置时隙期间执行。

在一个实例中，马赫-曾德尔干涉仪302为基于声电(压电)效应改变长度的硅声光调制器，从而当施加电场或压力以改变尺寸时材料的尺寸发生变化。在该情况下，施加电场，以便产生尺寸上的变化。这适用于改变马赫-曾德尔干涉仪一个分支(leg)的光路长度。可替代地，光调制器可基于非二氧化硅材料被混合，或者为压电光调制器。一旦出于连接校正目的完成连接，调制也可携带切换路径标识。

马赫-曾德尔干涉仪302由来自控制信道帧驱动器296的电信号驱动。控制信道帧驱动器296为干涉仪选择设置相位或服务中相位。控制信道帧驱动器296从主定时块中产生50-100kHz帧。控制信道帧驱动器296基于来自整个MEMS控制器的输入确定哪个端口在时隙中被驱动。

PIC300中的波导在控制波长处为单模的。PIC300可以采用混合光学技术，例如基于二氧化硅光波导。将PIC300链接到准直器292的光纤294在控制波长和业务波长处均为单模的。业务通过业务波长端口306进入。业务光和控制光被在控制波长和业务波长处均为单模的组合器308组合。在另一个实例中，准直器不使用光纤294而被直接安装到PIC。这可以通过使用V型槽技术来实现，避免使用光纤294。

在另一个实施例中，使用激光器的阵列，每次向MEMS模块输入一个激光器。在图17中，控制信道帧驱动器344从控制光源阵列346中选择来源。控制光源阵列346可以是垂直腔表面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)阵列、另一个低成本激光器阵列、或发光二极管阵列(light emitting diode，LED)。可通过调制其驱动电流来控制光源。通过组合器349将控制光源阵列346的控制输出与业务波长端口348的业务光组合。该组合的输出接着去往准直器342。

图18示出了用于MEMS反射镜阵列上具有填隙式光电二极管以及具有扩展控制光束的MEMS系统的控制系统440。类似的控制系统可与MEMS反射镜的表面上具有光电二极管的MEMS反射镜阵列一起使用，其中MEMS反射镜模块443含有准直器阵列444、反射镜阵列446、反射镜阵列448和准直器阵列450。

连接控制序列处理器466接收连接请求。初始起始点块468提供连接反射镜的初始起始角度。初始角度可基于MEMS阵列的几何表征和反射镜腔室布局。例如，输入和输出端口到MEMS反射镜行和列的映射用于基于几何形状确定角度。在另一个实例中，初始起始点块468也可含有角位移对x轴和y轴所需的驱动电压的映射，其可基于阵列中少量反射镜的测量值从通用平均值表或从相关阵列特定表导出。可替代地，角位移的映射是将初始需要的反射镜角度转化为初始需要的驱动电压的更复杂的函数。

驱动电压值被传送到分别与反射镜阵列446和反射镜阵列448相关联的微控制器486和310。虽然为了清楚起见将微控制器486和310描绘为每个反射镜阵列一个微控制器，但是他们可处理成组的反射镜或反射镜阵列并在他们自身之间通信，以便更好地利用其容量。微控制器486和310分别将驱动值馈送到驱动反射镜阵列446和448的反射镜阵列驱动器470和472。

同时，连接控制序列处理器466将被设置的端口号以通信方式告知控制信道光载波发生器456和458，指示其阻止被设置的光控制信道。这就是为什么控制信道载波在其到不确定区域内部的初始设置位置的路径上不会溅射其他反射镜的光电二极管。虽然溅射不会破坏已经设置的路径(因为控制照射的帧结构在时间上将其分离)，但是会破坏远程不确定区域中同时被设置的其他反射镜的进行中的设置。输出光分别沿着光纤452和454行进到准直器阵列444和450。在一个时间段，例如约1毫秒之后，在不确定区域内部的某个地方建立初始指向，并且控制信道光载波发生器456和458打开光信道。

控制帧主定时块460通过提供指示系统是处于初始设置模式还是维持模式的信号来协调定时。门462和464使信号反向。

接收器块474和488接收光电二极管的光响应。

当执行初始对准时，在不确定块中选择信号的块476和490为正在被设置的反射镜路径选择不确定区域中的光电二极管，并将这些信号分别传递给接收功率分析仪480和494。然而，当执行服务中位置维护时，从目标反射镜选择信号的块478和492从与正在被维持其对准的反射镜相关的光电二极管选择信号，并将这些值传递给接收功率分析仪480和494。

当设置新光束时，使用设置光束定位块482和496。然而，当维护服务中反射镜时，使用服务中反射镜优化块484和498。

图19示出了含有具有填隙式光电二极管的MEMS反射镜阵列的MEMS阵列600。反射镜609具有将其围绕的不确定区域604。MEMS反射镜601、603、605、607、611、613、615和617部分或全部落入不确定区域604。同样，光电二极管606、608、610、612、614、616、618、620、622、624、626、628、630、632、634、636、638、640、642、644、646、648、650、652、654、656、658、669、662、664、666和668落入不确定区域604。在本实例中，业务光束670和控制光束671着屏到反射镜609的上方和右侧，使得控制光束671在控制帧设置时隙或设置时隙的适当分量期间照射光电二极管610、612、620和622。

接收功率分析仪480和494基于来自光电二极管610、612、620和622的信号识别光束着屏斑。图20示出了在控制帧设置时隙或设置时隙的适当分量期间不确定区域604中光电二极管的响应680。来自这些光电二极管的值可以通过取网格上的光电二极管位置的平均数或取响应的加权线性平均数算法来处理，以便更准确地确定光束中心的位置。在本实例中，相比光电二极管612，业务光束的中心更靠近光电二极管610，相比光电二极管610，更靠近光电二极管620。接收功率分析仪480和494将光束着屏斑的位置传递到设置光束定位块482和496。

设置光束定位块482和496计算当前光束位置的校正矢量，使得光束中心朝向目标反射镜的中心。在本实例中，使光束中心向左约反射镜间距的一半并向下几乎整个反射镜间距。

微控制器486和310参照初始起始点算法468，确定实现期望的位置偏移所施加的校正电压。可替代地，微控制器486和310以Δ-电压驱动的形式本地存储该信息，以便在相对基板上产生光束移动单元。微控制器486和310将该驱动电压传递到调整与目标反射镜相对的反射镜的位置的反射镜阵列驱动器470和472。约一毫秒之后，即给反射镜停留的时间之后，重复该过程，如果需要，可进行另外的校正。当该过程没能触发那些围绕目标反射镜的光电二极管(光电二极管630、632、642和644)之外的光电二极管显著的响应，初始设置序列完成，微控制器486和310通知连接控制序列处理器466该设置过程已经完成。

接着，连接控制序列处理器466触发控制信道光载波发生器456和458将被设置的端口切换到优化模式和控制格式。这致使仅照射光控制信道帧的优化部分。接收功率落到围绕目标反射镜的四个光电二极管，即光电二极管630、632、642和644上。当光束没有完全处于反射镜609上的中心处时，光电二极管630、632、642和644的照射不均匀。接收功率分析仪480和494接收光电二极管信号并计算光束中心位点。接着，服务中反射镜优化块484和498确定校正矢量。在一个实例中，这通过在一系列小步骤中朝着具有最低功率的光电二极管轻推光束来实现。可替代地，基于加权插值或接收功率值到光束的横截面强度的拟合来确定校正矢量。

一旦光束处于目标反射镜上的中心处，反射镜的光电二极管上报相等或几乎相等的功率，整个设置和优化阶段完成，新的路径进入服务。

控制信道光载波发生器456和458继续连续或间歇性地应用优化模式光控制信道和优化过程以维持服务中反射镜。

如上所述，在非重叠的不确定区域一次仅能设置一个反射镜。因为NxN反射镜不确定区域与其他不确定区域重叠(N²-1)，所以切换设置时间增加N²倍。因此，如果初始设置时间为5ms，一个反射镜的整个设置和优化时间为10ms，不确定区域为九个反射镜，则交换机上所有连接的设置时间为(5*9)+5＝50ms。

图21示出了具有填隙式光电二极管的MEMS反射镜阵列356，其展示了不同的不确定区域。反射镜的初始指向是盲目的，因此产生了不确定区域，待设置的反射镜对由大致计算或查询的校正驱动电压确定。于是，从校正矢量确定实际偏转和所得到的光束着屏斑，以便更好地对准反射镜。使不确定区域的尺寸最小化的一个方法是在制造测试或设备配置期间预先测量将MEMS模块中的每个单独反射镜指向相对反射镜阵列上的每个反射镜实际需要的每个偏转电压。这样做非常耗时，1000x1000的构造(fabric)花费大约28小时，并生成约四百万个要存储的值。使用具有填隙式光电二极管的反射镜阵列，阵列可被更快速地表征，但是存储需求相同。例如，1000x1000的构造可在约80分钟内被表征。该过程导致较小的不确定区域，例如围绕反射镜362的不确定区域350，其只含有与反射镜362相关联的光电二极管。

在另一个实例中，使用不涉及设备校准的简单指向算法。该算法基于MEMS阵列的几何形状，不考虑反射镜间或分组(batch)间变化，从而不确定区域可能很大，例如围绕反射镜366的不确定区域354。

在附加的实例中，算法方法与每个反射镜阵列的一个或四个反射镜-反射镜偏转测量值相结合。这不考虑阵列上各反射镜之间的容差，而是考虑分组间差异，导致了中间的不确定区域，例如，围绕反射镜364的不确定区域352。

不确定区域为可能指向角度误差的圆锥体，该误差起源于在相对阵列上产生圆形或椭圆形的偏转反射镜，其中该圆椎体横切于相对阵列的表面。相对阵列上的不确定区域为近似圆形的，或者如果反射镜容差在x和y方向上不同或者阵列间成角度从而光束不是近似垂直(normal)到达表面时，不确定区域为椭圆形的。不确定区域处于相对阵列上的目标反射镜的中心附近。

潜在受影响的其他反射镜的数量由不确定区域的面积确定，该面积与最大角度误差的平方成正比。因此，随着角度误差的增加，受影响的反射镜的数量可能变多。此外，不确定区域的尺寸随着由于两个阵列之间增加的路径长度而更大的反射镜阵列的增加而增加。不确定区域与阵列尺寸大致线性地增长。例如，含有两个100(10x10)反射镜阵列的100x100交换机具有影响除了目标反射镜之外的四个反射镜的不确定区域，含有两个使用相同的指向精度的400(20x20)反射镜阵列的400x400交换机会具有16-20个反射镜的不确定区域，含有两个1024(32x32)反射镜阵列的1024x1024交换机具有40-50个反射镜的不确定区域。

表1

由于重复的编号图案可唯一地识别任何不确定区域中的任何反射镜，其可用于产生设置过程控制照射相位。例如，图22示出的图案可用于设置控制路径的九个照射相位。该数量基于不确定区域内的反射镜数量。不确定区域中编号的反射镜用不同相位的设置控制照射来驱动，并可平行设置。

图23示出了用于多个设置帧的帧结构262。在不确定区域中选择信号的块和设置光束定位块实现M个测量或每个控制帧的计算，并基于控制帧的值选择其不确定区域。因此，在不确定区域中选择信号的块选择围绕第一控制帧中的每个反射镜1、2、3的不确定区域、围绕第二控制帧中的4、5、6的不确定区域、围绕第三控制帧中的7、8、9的不确定区域、以及围绕第四控制帧中回到的1、2、3的不确定区域。

图24示出了对准MEMS反射镜的方法的流程图890。两对反射镜阵列可被同时对准。最初，在步骤892中，设置服务中反射镜。用于服务中反射镜的控制信道被照射，与该服务中反射镜相关联的光电二极管被采样。所有的服务中反射镜可被同时照射，因为控制光束应仅照射与目标反射镜相关联的光电二极管。比较来自与每个服务中反射镜相关联的光电二极管的信号，确定控制光束的位置。如果控制光束不在与反射镜相关联的光电二极管上的中心处，接着计算矢量，以便更好地使控制光束位于目标反射镜上的中心处。接着，应用校正矢量，以便调节相对的反射镜。如果控制光束已经保持在适当的服务中反射镜的光电二极管上的中心处，则不采取行动。

接下来，在步骤894中，对准设置反射镜。反射镜阵列上具有相同标签的所有反射镜可同时被对准，因此他们没有重叠的不确定区域。控制光束被发射。比较不确定区域中光电二极管的响应，以确定控制光束着屏斑。从响应中确定控制光束着屏斑的中心。确定矢量，以便更好地使控制光束位于目标反射镜上的中心处。通过该校正矢量，调整相对的反射镜以移动控制光束。

接下来，在步骤896中，确定是否有更多的设置时隙。当有更多的设置时隙时，在步骤894中设置下一组反射镜。当没有更多的设置时隙时，在步骤892中进行服务中反射镜上的位置维护检查和可选的校正。

尽管本公开已经提供了一些实施例，应理解，公开的系统和方法可以通过许多其它具体的形式来体现，而不会脱离本公开的精神或范围。所给出的实例应被视为说明性的而不是限制性的，目的并非限制本文给出的细节。例如，可以在另一个系统中组合或集成各种元件或组件，还可以省略或不实现某些特征。

此外，在不脱离本公开的范围的前提下，可以将各个实施例中描述并且示出的离散或独立的技术、系统、子系统和方法与其它系统、模块、技术或方法进行组合或集成。示出或讨论为彼此耦合或直接耦合或连通的其他项可以电气地、机械地或以其他方式通过一些接口、设备或中间组件间接耦合或连通。其他改变、替换和变更的实例是可以由本领域技术人员确定的，并且可以在不脱离本文公开的精神和范围的前提下做出。