波长选择开关的串扰抑制方法、装置及波长选择开关与流程

1.本技术实施例涉及光电子技术领域，尤其涉及波长选择开关的串扰抑制方法、装置及波长选择开关。


背景技术：

2.可重构光分叉复用器(reconfigurable optical add-drop multiplexer，roadm)是一种使用在密集波分复用(dense wavelength division multiplexing，dwdm)系统中的器件或设备，可以通过远程的配置，在光层实现自动路径调度和恢复。波长选择开关(wavelength selective switvh，wss)是目前roadm设备中的核心元器件，其中基于硅基液晶(lcos)技术的wss由于其具有支持灵活栅格、支持端口数量多等优势，成为当前wss的主流交换引擎。基于lcos的wss核心原理是通过在lcos的不同像素点(pixel)上加载不同的电压，由于液晶的双折射效应，不同的电压将对应不同的相位延迟量，从而可以形成一个类似于闪耀光栅(blazed grating)的结构。因为闪耀光栅的衍射角度取决于闪耀光栅的光栅周期，所以只需改变lcos上不同位置对应的光栅周期，即可以控制入射光的衍射角度，使得衍射光在wss的不同端口输出，从而实现波长选择开关功能。
3.然而，由于像素的离散化、边缘场效应以及液晶分子间的弹性相互作用，通过电压产生的相位光栅形貌与理想的阶梯型闪耀光栅有一定的偏差，在电压突变的区域会变得光滑。这种不可避免地会产生其他级次衍射光，使得入射光束偏转的过程中有一部分能量会衍射到其他方向上，并耦合到非目标端口中，造成插损和端口隔离度的恶化，对整个系统性能带来影响。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种波长选择开关的串扰抑制方法、装置及波长选择开关，用以抑制wss中入射光束衍射到目标输出端口时对其它输出端口产生串扰。
5.第一方面，本技术提供一种波长选择开关wss，wss包括输入端口、多个输出端口以及硅基液晶lcos。输入端口，用于接收入射光束；lcos，用于叠加相位光栅对入射光束进行调制处理，使得调制后的入射光束衍射到多个输出端口中的目标输出端口上；相位光栅通过相位调制函数来表征，相位调制函数是根据初始调制函数和第一调制函数确定的；其中，通过初始调制函数对入射光束调制产生的各衍射级次中能量最强衍射级次位于目标输出端口；通过第一调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量用于消减通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量；衍射产生的第一衍射级次位于第一输出端口，第一输出端口为多个输出端口中除目标输出端口以外的一个输出端口。
6.通过本技术实施例提供的方案，wss中入射光束衍射到目标输出端口时对其它输出端口产生串扰较大时，可以通过针对该需要抑制串扰的输出端口配置第一调制函数，从而使得通过第一调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量用于消减通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量，从而达到抑制对应端口的串扰能
量，提升端口隔离度。无需在wss中增加其它额外的部件，也不需要更改wss本身固有的结构。
7.在一种可能的设计中，第一调制函数的幅度与通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量满足第一类贝塞尔函数关系。通过第一调制函数的幅度与串扰能量的贝塞尔函数关系确定第一调制函数的幅度，使得第一调制函数在第一输出端口调制产生的能量与初始调制函数在第一输出端口产生的串扰能量相同，方案简单且有效。
8.一种可能的设计中，第一调制函数为正弦函数或余弦函数。
9.在一种可能的设计中，第一调制函数的幅度与通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量满足如下条件：
10.en＝20log
10
(j0(a)/j1(a))；
11.其中，en表示通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量与能量最强级衍射级次的能量的相对大小，a表示第一调制函数的幅度，j1()表示1阶第一类贝塞尔函数，j0()表示0阶第一类贝塞尔函数。
12.在一种可能的设计中，第一调制函数调制的衍射角与角度差相同，角度差为入射光束衍射到能量最强衍射级次的衍射角与入射光束衍射到第一衍射级次的衍射角之间的间隔。
13.在一种可能的设计中，第一调制函数调制的衍射角与角度差满足如下对应关系：
[0014][0015]
其中，t表示目标输出端口对应的相位光栅周期，tn表示第一输出端口对应的相位光栅周期，t表示第一调制函数的周期，λ表示入射光束的波长。
[0016]
上述设计，第一调制函数调制的衍射角与角度差来确定第一调制函数的周期，方案简单且有效。
[0017]
在一种可能的设计中，第一调制函数的周期满足如下条件：
[0018][0019]
其中，t表示目标输出端口对应的相位光栅周期，tn表示第一输出端口对应的相位光栅周期，t表示第一调制函数的周期。通过上述设计确定第一函数的周期，简单且有效。
[0020]
在一种可能的设计中，通过第一调制函数对入射光束调制产生的位于第一衍射级次的光信号的相位与通过初始调制函数对入射光束调制产生的位于第一衍射级次的光信号的相位相反，通过第一调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量与通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量相同。
[0021]
在一种可能的设计中，第一调制函数的初始相位是在0～2π范围内扫描，使得通过采用初始相位的第一调制函数对入射光束调制产生的位于第一衍射级次的光信号的相位与通过初始调制函数对入射光束调制产生的位于第一衍射级次的光信号的相位相反时获得的。通过上述设计在0～2π范围内扫描获得第一调制函数的初始相位，方案简单，并且确定的初始相位达到的效果较好。
[0022]
在一种可能的设计中，初始调制函数的初始相位是经过调整的，使得通过第一调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量消减通过初始调制函数对入射光束调
制产生的第一衍射级次的能量，并使得通过第一调制函数对入射光束调制产生的第二衍射级次的能量消减通过初始调制函数对入射光束调制产生的第二衍射级次的能量，第二衍射级次和第一衍射级次是以能量最强衍射级次为中心对称的两个衍射级次。通过上述设计，两个对称级次均存在串扰时，并且叠加一个第一调制函数无法抑制两个对称级次的串扰时，通过调整初始调制函数的初始相位确定的第一调制函数，以使得叠加一个第一调制函数，能够对以目标级次对称的两个衍射级次的串扰均产生抑制效果。
[0023]
在一种可能的设计中，初始调制函数的初始相位是经过调整的，使得第一调制函数的初始相位、第一衍射级次的初始相位以及第二衍射级次的初始相位满足如下条件：
[0024][0025][0026]
其中，第二衍射级次和第一衍射级次是以能量最强衍射级次为中心对称的两个衍射级次，φ表示第一调制函数的初始相位，φ
+m
表示能量最强衍射级次的初始相位，φ
+(m-y)
表示第一衍射级次的初始相位，φ
+(m-y)
表示第二衍射级次的初始相位。
[0027]
第二方面，本技术还提供一种波长选择开关wss的串扰抑制方法，该方法的有益效果可以参见第一方面各个设计的有益效果，此处不再赘述。方法包括：wss通过在硅基液晶lcos上叠加相位光栅对入射光束进行调制处理，使得调制后的入射光束衍射到wss的多个输出端口中目标输出端口上；相位光栅采用相位调制函数表示，相位调制函数是根据初始调制函数和第一调制函数确定的；wss通过目标输出端口输出调制处理后的入射光束；其中，通过初始调制函数对入射光束调制产生的各衍射级次中能量最强衍射级次位于多个输出端口中的目标输出端口；通过第一调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量用于消减通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量；衍射产生的第一衍射级次位于第一输出端口，第一输出端口为多个输出端口中除目标输出端口以外的需串扰抑制的一个输出端口。
[0028]
在一种可能的设计中，第一调制函数的幅度与通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量满足第一类贝塞尔函数关系。
[0029]
在一种可能的设计中，第一调制函数的幅度与初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量满足如下条件：
[0030]en
＝20log
10
(j0(a)/j1(a))；
[0031]
其中，en表示初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次与+1级衍射光能量的相对大小，a表示第一调制函数的幅度，j1()表示1阶第一类贝塞尔函数，j0()表示0阶第一类贝塞尔函数。
[0032]
在一种可能的设计中，第一调制函数调制能量的衍射角与角度差相同，角度差为入射光束衍射到能量最强衍射级次的衍射角度与入射光束衍射到第一衍射级次的角度之间的间隔。
[0033]
在一种可能的设计中，第一调制函数调制能量的衍射角与角度差满足如下对应关系：
[0034]
[0035]
其中，t表示目标输出端口对应的相位光栅周期，tn表示第一输出端口对应的相位光栅周期，t表示第一调制函数的周期，λ表示入射光束的波长。
[0036]
在一种可能的设计中，第一调制函数的周期满足如下条件：
[0037][0038]
其中，t表示目标输出端口对应的相位光栅周期，tn表示第一输出端口对应的相位光栅周期，t表示第一调制函数的周期。
[0039]
在一种可能的设计中，通过第一调制函数对入射光束调制产生的位于第一衍射级次的光信号的相位与通过初始调制函数对入射光束调制产生的位于第一衍射级次的光信号的相位相反，通过第一调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量的幅度与通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量的幅度相同。
[0040]
在一种可能的设计中，第一调制函数的初始相位是在0～2π范围内扫描，使得通过采用初始相位的第一调制函数对入射光束调制产生的位于第一衍射级次的光信号的相位与通过初始调制函数对入射光束调制产生的处于第一衍射级次的光信号的相位相反时获得的。
[0041]
在一种可能的设计中，方法还包括：
[0042]
在通过第一调制函数对入射光束调制产生的第二衍射级次的能量无法消减通过初始调制函数对入射光束调制产生的第二衍射级次的能量时，调整初始调制函数的初始相位，使得通过第一调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量消减通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量，并使得通过第一调制函数对入射光束调制产生的第二衍射级次的能量消减通过初始调制函数对入射光束调制产生的第二衍射级次的能量，第二衍射级次和第一衍射级次是以能量最强衍射级次为中心对称的两个衍射级次。
[0043]
在一种可能的设计中，初始调制函数的初始相位经过调整后，使得第一调制函数的初始相位、第一衍射级次的初始相位以及第二衍射级次的初始相位满足如下条件：
[0044][0045][0046]
其中，第二衍射级次和第一衍射级次是以能量最强衍射级次为中心对称的两个衍射级次，φ表示第一调制函数的初始相位，φ
+m
表示能量最强衍射级次的初始相位，φ
+(m-y)
表示第一衍射级次的初始相位，φ
+(m-y)
表示第二衍射级次的初始相位。
[0047]
第三方面，本技术还提供一种波长选择开关wss的串扰抑制方法，该方法的有益效果可以参见第一方面各个设计的有益效果，此处不再赘述。方法包括：在硅基液晶lcos上叠加通过初始调制函数表征的第一相位光栅对入射光束进行调制处理，使得调制后的入射光束衍射的各衍射级次中能量最强衍射级次位于wss的多个输出端口中的目标输出端口；测量初始调制函数对多个输出端口中除目标输出端口以外的其它输出端口产生的串扰能量；根据测量的其它输出端口的串扰能量确定需要串扰抑制的第一输出端口，初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量大于设定阈值；为第一输出端口确定第一调制函数，使得在lcos上叠加通过第一相位调制函数表征的第二相位光栅后，第一输出端口上的
第一衍射级次的能量小于设定阈值；第一相位调制函数是根据初始调制函数和第一调制函数确定的；第一衍射级次位于第一输出端口；设定阈值是根据wss的输出端口支持的最大串扰能量确定的。
[0048]
在一种可能的设计中，为第一输出端口确定第一调制函数，包括：根据第一调制函数的幅度与通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量满足的第一类贝塞尔函数关系确定第一调制函数的幅度。
[0049]
在一种可能的设计中，第一调制函数的幅度与通过初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量满足如下条件：
[0050]en
＝20log
10
(j0(a)/j1(a))；
[0051]
其中，en表示初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的能量与能量最强级衍射级次的能量的相对大小，a表示第一调制函数的幅度，j1()表示1阶第一类贝塞尔函数，j0()表示0阶第一类贝塞尔函数。
[0052]
在一种可能的设计中，为第一输出端口确定第一调制函数，包括：根据第一调制函数调制的衍射角与角度差满足的对应关系，确定第一调制函数的周期；第一调制函数调制的衍射角与角度差相同，角度差为入射光束衍射到能量最强衍射级次的衍射角与入射光束衍射到第一衍射级次的衍射角之间的间隔。
[0053]
在一种可能的设计中，第一调制函数调制的衍射角与角度差满足如下对应关系：
[0054][0055]
其中，t表示目标输出端口对应的相位光栅周期，tn表示第一输出端口对应的相位光栅周期，t表示第一调制函数的周期，λ表示入射光束的波长。
[0056]
在一种可能的设计中，为第一输出端口确定第一调制函数，包括：根据目标输出端口对应的相位光栅周期以及第一输出端口对应的相位光栅周期确定第一调制函数的周期。
[0057]
在一种可能的设计中，第一调制函数的周期满足如下条件：
[0058][0059]
其中，t表示目标输出端口对应的相位光栅周期，tn表示第一输出端口对应的相位光栅周期，t表示第一调制函数的周期。
[0060]
在一种可能的设计中，为第一输出端口确定第一调制函数，包括：对待确定的第一调制函数的初始相位的取值在0～2π范围内扫描，每扫描一次待确定的第一调制函数的初始相位的取值，测量在lcos上叠加通过初始调制函数和当前次扫描对应的待确定的第一调制函数表征的相位光栅后，第一输出端口上的第一衍射级次的能量；在完成待确定的第一调制函数的初始相位的取值在0～2π范围内扫描后，将满足第一输出端口上的第一衍射级次的能量小于设定阈值且最小的扫描次对应的初始相位的取值作为第一调制函数的初始相位的取值。
[0061]
在一种可能的设计中，方法还包括：根据测量的其它输出端口的串扰能量确定需要串扰抑制的第二输出端口，第二输出端口位于初始调制函数调制产生的第二衍射级次处；第二衍射级次和第一衍射级次是以能量最强衍射级次为中心对称的两个衍射级次；在测量在初始调制函数的基础上已叠加第一调制函数后的第二相位光栅对入射光束调制产
生的第二衍射级次的能量大于设定阈值时，调整初始调制函数的初始相位，并重新为第一输出端口确定第一调制函数，使得在lcos上叠加通过第二相位调制函数表征的第三相位光栅后，第一输出端口上的第一衍射级次的能量和第二输出端口上的第二衍射级次的能量均小于设定阈值；第二相位调制函数是根据调整初始相位后的初始调制函数和重新确定的第一调制函数确定的。
[0062]
在一种可能的设计中，初始调制函数的初始相位经过调整后，使得重新确定的第一调制函数的初始相位、第一衍射级次的初始相位以及第二衍射级次的初始相位满足如下条件：
[0063][0064][0065]
其中，φ表示重新确定的第一调制函数的初始相位，φ
+m
表示能量最强衍射级次的初始相位，φ
+(m-y)
表示第一衍射级次的初始相位，φ
+(m-y)
表示第二衍射级次的初始相位。
[0066]
第四方面，本技术提供一种波长选择开关wss的串扰抑制装置，装置包括存储器以及处理器；存储器，用于存储处理器执行的程序；处理器，用于执行存储器存储的程序，以执行第三方面或者第三方面的任意一种设计提供的方法。
[0067]
第五方面，本技术提供一种计算机存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行第三方面或者第三方面的任意一种设计提供的方法。
[0068]
第六方面，本技术实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第三方面或上述第三方面的任意一种设计提供的方法。
附图说明
[0069]
图1为一种lcos的衍射原理示意图；
[0070]
图2为本技术实施例中的一种wss的结构示意图；
[0071]
图3为本技术实施例中串扰抑制原理示意图；
[0072]
图4a为本技术实施例中第一调制函数的确定方法流程示意图；
[0073]
图4b为本技术实施例中第一调制函数的确定系统示意图；
[0074]
图5为本技术实施例中一种串扰抑制效果示意图；
[0075]
图6为本技术实施例中双边带串扰抑制的相位调制示意图；
[0076]
图7为本技术实施例中第一调制函数和初始调制函数的初始相位的确定流程示意图；
[0077]
图8为本技术实施例中另一种串扰抑制效果示意图；
[0078]
图9为本技术实施例中一种控制设备结构示意图。
具体实施方式
[0079]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施
例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0080]
在介绍本技术实施例提供的方案之前，对lcos的工作原理进行说明。
[0081]
lcos的工作原理是基于衍射效应，在获得需要的衍射光的同时，由于相位误差的存在，还会产生一些高阶衍射级次。基于lcos的wss核心原理是通过在lcos的不同像素点(pixel)上加载不同的电压，由于lcos的液晶的双折射效应，不同的电压将对应不同的相位延迟量，从而可以形成一个类似于闪耀光栅(blazed grating)的结构，闪耀光栅也可以称为相位光栅。为了便于区分，此处将相位光栅称为第一相位光栅。参见图1所示为一种可能的wss的结构示意图。应理解的是，图1为了说明串扰产生原因的示意图，并不对wss的结构构成具体限定。图1中，从输入端口入射的光经过处理(比如经过聚焦光的透镜部件处理)后，入射到lcos面板上。lcos上相应的像素点叠加相位光栅把需要的+1级衍射光衍射到相应的输出端口。相位光栅可以通过初始调制函数来表征。
[0082]
lcos上相应的像素点叠加的相位光栅与入射光束的衍射角度应满足如下公式(1)：
[0083][0084]
其中，t表示相位光栅的周期，n表示相位光栅一个周期内包含的像素数量，d表示单个像素的宽度，θ表示入射光的衍射角度，表示入射光与lcos平面法线的夹角，m表示衍射级次，λ表示入射光的波长。以目标端口对应+1级的衍射光为例，则m＝1。一些实施例中，公式(1)也可以称为光栅方程。
[0085]
作为一种示例，初始调制函数可以满足如下公式(2)：
[0086][0087]
φ
origin
表示初始调制函数，t表示相位光栅的周期，x表示像素坐标。需要说明的是，公式(2)所示的初始调制函数仅作为一种示例，初始调制函数还可以采用其它的调制函数，满足初始调制函数对入射光束调制产生的能量最强的衍射级次位于目标端口即可。
[0088]
然而，这种情况下，其他衍射级的光有可能进入其他输出端口，从而对其它输出端口形成串扰。其它衍射级的光，比如0.x级、+1级、+1.x级、+2级等衍射光，进入相应的输入端口后，可能会造成后续光链路的串扰。比如，图1中，当+1级衍射光需要从目标端口输出时，其他几个衍射级次可能会作为串扰光从其他几个端口输出，从而形成同频串扰，而这部分信号一旦进入非目标端口后难以消除，对系统性能带来影响。
[0089]
本技术提供一种波长选择开关及波长选择开关的串扰抑制方法，该波长选择开关基于lcos，能够有效抑制串扰衍射光。值得注意的是，本技术实施例中的“连接”是指光路上的连接，本领域技术人员可以理解，具体的光器件可能不一定具有实质的接触性的物理连接关系，但是这些光器件的空间位置和它们本身的器件特性让它们构成一种光路上的连接关系。
[0090]
参见图2所示，为一种可能的基于lcos的wss结构示意图。wss包括输入端口、多个输出端口以及lcos。输入端口接收入射光束。所述lcos叠加相位光栅对所述入射光束进行调制处理，使得调制后的入射光束衍射到所述多个输出端口中的目标输出端口上。
[0091]
其中，相位光栅通过相位调制函数来表征，所述相位调制函数是根据初始调制函
数和第一调制函数确定的。入射光束衍射产生的各衍射级次的衍射光中能量最强衍射级次位于所述目标输出端口。比如最强衍射级次为+1级。通过第一调制函数对所述入射光束调制产生的第一衍射级次的能量用于消减通过初始调制函数对所述入射光束调制产生的第一衍射级次的能量；所述衍射产生的所述第一衍射级次位于所述第一输出端口，所述第一输出端口为所述多个输出端口中除所述目标输出端口以外的一个输出端口。
[0092]
lcos的边缘场效应以及液晶分子间的弹性相互作用导致衍生出多阶串扰衍射光，对除目标端口以外的其它端口产生串扰。串扰衍射光进入非目标端口造成串扰，引起端口隔离度的恶化。本技术实施例中在原相位光栅的初始调制函数上叠加与串扰端口能量、位置相关的第一调制函数，以抑制应衍射到目标端口的衍射级次的衍射光信号对其它输出端口产生的串扰。参见图3所示，为本技术实施例提供的串扰抑制原理示意图。图3中，实线的曲线表示初始调制函数对入射光束调制产生的信号能量。虚线的曲线表示第一调制函数对入射光束调制产生的信号能量。通过图3可以看出，第一调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的信号能量能够消减初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的信号能量。
[0093]
示例性地，wss中还可以包括驱动电路。驱动电路根据相位调制函数确定lcos叠加的相位光栅，从而确定lcos包括的每个像素点的驱动电压。驱动电路向lcos上的每个像素输出相应的驱动电压。
[0094]
一些实施例中，第一调制函数可以用于针对第一输出端口的串扰进行抑制。当需要抑制其它输出端口的串扰时，还可以在相位调制函数的基础上叠加用于抑制其它输出端口的调制函数。
[0095]
作为一种示例，第一调制函数为正弦函数或者余弦函数。例如，以第一调制函数为正弦函数为例，第一调制函数可以通过如下公式(3)表示。
[0096][0097]
其中，φ
mod
表示第一调制函数。φ
initial
表示第一调制函数的初始相位、a表示第一调制函数的幅值。t表示第一调制函数的周期。
[0098]
相位光栅对应的相位调制函数可以满足如下公式(4)：
[0099][0100]
可以理解的是，由光栅方程公式(1)可知，端口位置的确定跟相位光栅的周期是相关的。透镜与lcos之间的距离是固定的，即透镜的焦距；入射光的衍射角度和入射光与lcos平面法线的夹角也固定的情况下，根据相位光栅的周期来确定端口的实际位置。因此可以理解，第一调制函数的周期t可以表征第一调制函数调制的信号能量等效的实际空间位置。
[0101]
为了能够更有效的抑制初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的信号能量，可以满足第一调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的信号能量大小与初始调制函数对入射光束产生的第一衍射级次的信号能量大小相同或者近似相同。进一步地，第一调制函数的幅度与初始调制函数对所述入射光束调制产生的第一衍射级次的能量大小满足第一类贝塞尔函数关系。近似相同，可以理解为，第一调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的信号能量大小与初始调制函数对入射光束产生的第一衍射级次的信号能量大小的差值小于设定值。设定值可以是根据可接受的串扰大小确定的。
[0102]
作为一种举例，所述第一调制函数的幅度与所述初始调制函数对所述入射光束调制产生的第一衍射级次的能量满足如下公式(5)所示的条件：
[0103]en
＝e
+1-e
串扰
＝10log
10
(j0(a)2)-10log
10
(j1(a)2)＝20log
10
(j0(a)/j1(a))
ꢀꢀ
公式(5)
[0104]
其中，en表示所述初始调制函数对所述入射光束调制产生的第一衍射级次的能量与能量最强级衍射级次的能量的相对大小，a表示第一调制函数的幅度，j1()表示1阶第一类贝塞尔函数，j0()表示0阶第一类贝塞尔函数，e
+1
表示所述初始调制函数对所述入射光束调制产生的能量最强级衍射级次(以+1衍射级次为例)的能量。e
串扰
表示所述初始调制函数对所述入射光束调制产生的第一衍射级次的能量。
[0105]
需要说明的是，如上公式(5)可以通过对相位调制函数进行傅里叶变换推导得到。
[0106]
为了能够更有效的抑制初始调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的信号能量，可以满足第一调制函数对入射光束调制产生的第一衍射级次的信号能量的相位与初始调制函数对入射光束产生的第一衍射级次的信号能量的相位相反。
[0107]
一些实施例中，第一调制函数调制的衍射角与角度差相同，角度差为入射光束衍射到能量最强的衍射级次的衍射角与入射光束衍射到第一衍射级次的衍射角之间的间隔。进一步地，第一调制函数调制的衍射角与角度差满足如下公式(6)所示的条件：
[0108][0109]
其中，t表示所述目标输出端口对应的相位光栅周期，tn表示第一输出端口对应的相位光栅周期，t表示所述第一调制函数的周期，λ表示入射光束的波长。
[0110]
示例性地，上述公式(6)可以近似描述为公式(7)：
[0111][0112]
其中，t表示所述目标输出端口对应的相位光栅周期，tn表示所述第一输出端口对应的相位光栅周期，t表示所述第一调制函数的周期。
[0113]
通过公式(7)确定第一调制函数的周期满足公式(8)所示的条件：
[0114][0115]
通过本技术实施例提供的方案，在初始调制函数产生的相位光栅的基础上叠加需要抑制的第一输出端口的第一调制函数，使得第一调制函数产生的能量与初始调制函数作用在第一输出端口的串扰能量大小相同，相位相反，从而实现抑制第一输出端口的串扰，提升端口隔离度。
[0116]
在一些实施例中，所述第一调制函数的初始相位是在0～2π范围内扫描，使得采用所述初始相位的所述第一调制函数对所述入射光束调制产生的第一衍射级次的能量的相位与所述初始调制函数对所述入射光束调制产生的第一衍射级次的能量的相位相反时获得的。
[0117]
在一些实施例中，在需要抑制除第一输出端口以外的其它输出端口的串扰时，比如，第二输出端口，还可以在当前相位调制函数的基础上叠加需要抑制的第二输出端口的第二调制函数，使得第二调制函数产生的能量与初始调制函数作用在第二输出端口的串扰能量大小相同，相位相反，从而实现抑制第二输出端口的串扰，提升端口隔离度。
[0118]
下面结合图4a对第一调制函数的确定流程进行描述。示例性地，第一调制函数的确定可以由控制器或者控制设备来执行。参见图4b所示，第一调制函数的确定系统可以包括控制设备和待确定的wss。图4a所示的方法流程可以由控制设备执行。
[0119]
401，建立基于lcos的wss的输入端口与目标输出端口的光交叉，针对lcos叠加初始调制函数表征的相位光栅。为了便于区分，将初始调制函数表征的相位光栅称为第一相位光栅。从而，lcos叠加第一相位光栅对入射进行调制处理，使得调制后的入射光束衍射的衍射级次中能量最强衍射级次位于wss的多个输出端口中的目标输出端口。
[0120]
示例性地，控制设备用于通过驱动电路在lcos叠加初始调制函数表征的相位光栅。
[0121]
402，测量目标输出端口以及除目标输出端口以外的其它输出端口的串扰能量。或者可以理解为，初始调制函数对多个输出端口中除目标输出端口以外的其它输出端口会产生串扰，从而测量其它输出端口上的串扰能量。
[0122]
一种示例中，每个输出端口可以配置一个能量探测器，用于测量输出端口上的串扰能量。参见图4b所示。控制设备通过能量探测器获取各个输出端口的能量。可选地，能量探测器可以配置于控制设备中。
[0123]
另一种示例中，输出端口输出的信号发送给控制设备，从而控制设备根据输出端口输出的信号来确定能量。
[0124]
403，判断需要抑制串扰的输出端口。以第一输出端口为例。比如，所述初始调制函数对所述入射光束调制产生的第一衍射级次的能量大于设定阈值。设定阈值可以是根据wss的输出端口支持的最大串扰能量确定的。
[0125]
示例性地，控制设备根据各个输出端口的能量来确定需要抑制串扰的输出端口。
[0126]
404，确定需要抑制串扰的第一输出端口对应的第一调制函数。
[0127]
示例性地，由控制设备确定第一调制函数。
[0128]
示例性地，第一调制函数可以采用正弦函数或者余弦函数。第一调制函数的幅度可以通过如下方式确定：
[0129]
根据所述第一调制函数的幅度与通过所述初始调制函数对所述入射光束调制产生的第一衍射级次的能量满足的第一类贝塞尔函数关系确定所述第一调制函数的幅度。
[0130]
例如，以第一调制函数采用公式(3)为例。根据测量得到的目标输出端口的能量和测量的第一输出端口的串扰能量，结合公式(5)确定第一输出端口对应的第一调制函数的幅度。
[0131]
示例性地，第一调制函数的周期可以通过如下方式确定：
[0132]
根据所述第一调制函数调制的衍射角与角度差满足的对应关系，确定第一调制函数的周期；所述第一调制函数调制的衍射角与角度差相同，所述角度差为所述入射光束衍射到能量最强衍射级次的衍射角与所述入射光束衍射到第一衍射级次的衍射角之间的间隔。例如：根据公式(6)或者公式(8)确定第一调制函数的周期。
[0133]
第一调制函数的初始相位可以通过在0-2π扫描确定。
[0134]
例如，第一调制函数的初始相位的初始值可以设置为0，然后每扫描一下将初始相位步进设定步长值得到更新后的第一调制函数，根据更新后的第一调制函数叠加初始调制函数表征的相位光栅来对入射光束调制处理，并测量第一输出端口上的第一衍射级次的能
量。在完成所述待确定的第一调制函数的初始相位的取值在0～2π范围内扫描后，将满足第一输出端口上的第一衍射级次的能量小于设定阈值且最小的扫描次对应的初始相位的取值作为所述第一调制函数的初始相位的取值。下面结合步骤405-408对上述扫描初始相位的过程进行描述。
[0135]
405，在初始相位函数的基础上叠加第一调制函数得到相位调制函数，针对lcos叠加相位调制函数表征的相位光栅。
[0136]
示例性地，控制设备用于通过驱动电路在lcos叠加上述相位调制函数表征的相位光栅。
[0137]
406，测量第一输出端口的串扰能量。
[0138]
407，在当前次扫描，调整第一调制函数的初始相位。可以理解为，在上一次扫描确定的初始相位的基础上步进设定步长值，执行405。
[0139]
408，完成初始相位的0-2π的扫描后，确定测量的第一输出端口的串扰能量最小时扫描次对应的初始相位。
[0140]
作为一种举例，以目标输出端口为port6为例，即建立基于wss的输入端口与port6之间的光交叉，然后设置对应的初始调制函数并加载到lcos芯片上，此时“+1”级衍射光将聚焦在port6，其他衍射级次的光会耦合进除port6外的其他输出端口并对其它输出端口造成串扰。通过测量各个输出端口的串扰能量大小及分布，选择需要抑制串扰的端口计算确定所需的调制函数。例如，以第一输出端口为port14为例。port6对应的周期约为16.239*d，port14的对应周期约为8.008*d，则+2级衍射级次的大部分能量会耦合进port14，并对port14产生串扰。通过测量确定在port14检测到的串扰能量为e
14
。根据公式(5)e
14
＝20log
10
(j0(a
14
)/j1(a
14
))确定用于抑制port14串扰的第一调制函数的幅度a
14
，根据port6端口和port14端口分别对应的相位光栅的周期，由公式可计算出第一调制函数的周期t，并在0～2π范围内扫描确定最佳的初始相位φ
6-14
，得到抑制port14串扰的调制函数将第一调制函数叠加在初始相位函数上，重新加载新的相位光栅，即可抑制port14的串扰。
[0141]
参见图5所示，以port6为目标端口，抑制port14串扰的实验结果。图5中的(a)为叠加第一调制函数之前port6的能量和port14的串扰能量的波形示意图。图5中的(b)为叠加第一调制函数之后port6的能量和port14的串扰能量的波形示意图。从图5中的(b)，可以看出叠加第一调制函数之后对port14的串扰优化10db以上。图5中的(c)为叠加第一调制函数之前port6的能量和其它输出端口的串扰能量的波形示意图。图5中的(d)为叠加第一调制函数之后port6的能量和其它输出端口的串扰能量的波形示意图。从图5中的(d)，可以看出叠加第一调制函数之后对port14的串扰优化10db以上，对port6或其他端口的能量几乎不会造成影响。
[0142]
可以理解的是，目标输出端口对应的衍射级次对两侧对称的衍射级次都会产生串扰，一些可能的场景中，叠加的调制函数为正弦函数或者余弦函数，因此在初始调制函数叠加正弦函数的调制属于双边带调制，以+1级衍射光为中心，对两侧对称的衍射级次都有调制作用。但是一些场景中，叠加的正弦函数可能无法同时满足对两侧对称的衍射级次的串
扰都产生消减作用。
[0143]
叠加第一调制函数的相位调制函数对两侧对称的衍射级次的相位调制量可通过调制后相位调制函数(参见公式(3)所示)的傅里叶变换获得，例如，参见如下公式(9)所示。
[0144][0145]
以新0级衍射级次为目标端口对应的衍射级次，新+1衍射级次和新-1衍射级次是以新0级衍射级次为中心对称的两个衍射级次为例。n＝0的新0衍射级次对应原始的+1级次衍射光，以新0衍射级次的初始相位为0为例，新+1衍射级次处(n＝1)的初始相位为φ
initial
，在新-1衍射级次处(n＝-1)的初始相位为-φ
initial
+π。新+1衍射级次与新-1衍射级次是以新0衍射级次(原始的+1级次)为中心对称的两个衍射级次。
[0146]
φ
total
表示叠加第一调制函数后的相位调制函数。jn()表示n阶第一类贝塞尔函数。w表示空间频率，δ()表示冲击函数。
[0147]
以初始调制函数(目标输出端口对应+1级次衍射)同时对+0.5衍射级次(对应新-1衍射级次)产生衍射串扰和+1.5衍射级次(对应新+1衍射级次)产生衍射串扰为例。从相位角度考虑，在保障叠加的第一调制函数对+0.5衍射级次产生的衍射串扰的能量的相位与初始调制函数对+0.5衍射级次产生的衍射能量的相位相反(即相位差为180
°
(π))，并且叠加的第一调制函数对+1.5衍射级次产生的衍射串扰的能量的相位与初始调制函数对+1.5衍射级次产生的衍射能量的相位相反时，抑制效果最佳。如图6所示，叠加第一调制函数后+0.5衍射级次总相位调制量为-φ
initial
+π+φ
+1
，+1.5衍射级次的总相位调制量为φ
initial
+φ
+1
。其中，φ
+1
表示叠加第一调制函数前+1级次衍射光的初始相位。若要通过叠加的第一调制函数同时抑制+0.5级次衍射光和+1.5级次衍射光，并达到效果最佳，则需同时满足公式(10)和公式(11)：
[0148]-φ
initial
+π+φ
+1
＝φ
+0.5
+π
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(10)
[0149]
φ
initial
+φ
+1
＝φ
+1.5
+π
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(11)
[0150]
其中φ
+0.5
表示+0.5级次衍射光的初始相位、φ
+1.5
表示+1.5级次衍射光的初始相位。通常情况下，各级次衍射光的初始相位使公式(10)、(11)无法同时成立，即通过调整第一调制函数的初始相位φ
initial
，只能抑制+0.5级次衍射光，但是无法抑制+1.5级次衍射光。
[0151]
基于此，本技术实施例中，以第一衍射级次和第二衍射级次是以能量最强的衍射级次中心对称的两个衍射级次为例。可以通过调整初始调制函数的初始相位，使得如下不等式(12)和不等式(13)成立：
[0152][0153][0154]
其中，所述第二衍射级次和所述第一衍射级次是以所述能量最强衍射级次为中心对称的两个衍射级次，φ
initial
表示所述第一调制函数的初始相位，φ
+m
表示叠加所述第一调制函数之前能量最强衍射级次的初始相位，φ
+(m-x)
表示叠加所述第一调制函数之前所述第一衍射级次的初始相位，φ
+(m-x)
表示叠加所述第一调制函数之前所述第二衍射级次的初始相位。
[0155]
假设lcos平面的入射光场ψ
in
(x)＝1，则出射光场可表达为初始调制函数对应相位光栅添加偏移量后，结合公式(1)，衍射效率η可表达为公式(14)：
[0156][0157]
其中，offset表示初始调制函数对应相位光栅的偏移量，m表示衍射级次。由公式(14)可看出，offset取值的变化，使得不同衍射级次的初始相位发生变化，因此，通过偏移相位光栅的初始相位可以不同程度地改变lcos各衍射级次的初始相位，当各衍射级次的初始相位满足方程(15)时(结合公式(10)、(11)可得)，即可有效抑制+0.5级次衍射光和+1.5级次衍射光。
[0158]
φ＝φ
+1-φ
+0.5
＝φ
+1.5-φ
+1
+π
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)
[0159]
更为一般的，若需抑制以+m级为中心对称的两个衍射级次，初始调制函数的初始相位φ同时满足不等式(12)和不等式(13)时具有双边带抑制效果。当公式(12)和公式(13)满足-φ+π+φ
+m-φ
+(m-x)
＝π和φ+φ
+m-φ
+(m+x)
＝π时，相位调制函数对以+m级为中心对称的两个衍射级次的串扰抑制效果为最佳状态。
[0160]
下面结合图7对第一调制函数和初始调制函数的初始相位的确定流程进行描述。示例性地，第一调制函数和初始调制函数的初始相位的确定可以由控制器或者控制设备来执行。参见图4b所示，第一调制函数的确定系统可以包括控制设备和待确定的wss。
[0161]
701，建立基于lcos的wss的输入端口与目标输出端口的光交叉，针对lcos叠加初始调制函数表征的相位光栅。具体参见401，此处不再赘述。
[0162]
702，测量目标输出端口以及除目标输出端口以外的其它端口的串扰能量。具体参见402，此处不再赘述。
[0163]
703，判断需要抑制串扰的输出端口。以第一输出端口为例。具体参见402，此处不再赘述。
[0164]
704，根据第一输出端口的串扰能量确定需要抑制串扰的第一输出端口对应的第一调制函数。参见404，此处不再赘述。
[0165]
例如，以第一调制函数采用公式(3)为例。根据测量得到的目标输出端口的能量和测量的第一输出端口的串扰能量，结合公式(5)确定第一输出端口对应的第一调制函数的幅度。根据公式(6)或者公式(8)确定第一调制函数的周期。第一调制函数的初始相位的初始值可以设置为0。第一调制函数的初始相位的扫描范围可以是0-2π。
[0166]
705，在初始相位函数的基础上叠加第一调制函数得到相位调制函数，针对lcos叠加相位调制函数表征的相位光栅。
[0167]
706，测量各个输出端口的串扰能量。
[0168]
707，调整第一调制函数的初始相位，执行705。
[0169]
708，完成初始相位的0-2π的扫描后，确定是否存在第一输出端口的串扰能量和第二输出端口的串扰能量均满足串扰要求的第一调制函数的初始相位，若否，执行709。若是，执行710。例如，满足串扰要求可以是串扰能量均小于设定阈值。
[0170]
709，调整初始调制函数的初始相位，执行704。
[0171]
710，获得第一调制函数和初始调制函数的初始相位。
[0172]
参见图8所示，以port12为目标端口，目标端口的衍射级次为+1级衍射级次。port5和port19分别对应的衍射级次是以+1级衍射级次为中心对称的两个衍射级次。图8为抑制port5和port19串扰的实验结果。图8中的(a)为叠加第一调制函数以及初始调制函数的初始相位未经调整的port12、port5和port19分别对应的能量示意图。在初次叠加port19对应的调制函数进行串扰抑制后，port19造成的串扰整体优化5db左右，但port5造成的串扰无法得到抑制(同理，叠加port5对应的调制函数进行串扰抑制后可抑制port5的串扰，但port19的串扰则无法抑制)，参见图8中的(b)所示。通过引入初始调制函数的初始相位偏移，即通过偏移相位光栅，改变各衍射级次的初始相位，可将port5和port19的串扰分别抑制11db和6db左右，相比偏移相位光栅前的抑制效果具有显著的提升，参见图8中的(c)所示。
[0173]
参见图9所示，为一种可能的控制设备的结构示意图。控制设备中包括处理器901和存储器902。处理器901，可以是一个中央处理单元(英文：central processing unit，简称cpu)，或者为数字处理单元等等。控制设备中还可以包括通信接口903，用于连接wss。处理器901通过通信接口903收发信息。存储器902，用于存储处理器901执行的程序。
[0174]
本技术实施例中不限定上述处理器901、存储器902以及通信接口903之间的具体连接介质。本技术实施例在图9中以存储器902、处理器901以及通信接口903之间通过总线904连接，总线在图9中以粗线表示，其它部件之间的连接方式，仅是进行示意性说明，并不引以为限。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0175]
存储器902可以是易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：ram)；存储器902也可以是非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如只读存储器(英文：read-only memory，缩写：rom)，快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：ssd)、或者存储器902是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器902可以是上述存储器的组合。
[0176]
处理器901用于执行存储器902存储的程序代码，具体用于执行上述图4a或图7对应的实施例所述的方法，具体可以参照图4a或图7对应的实施例实施，在此不再赘述。
[0177]
可选地，控制设备中还可以部署多个能量探测器(图9中未示出)，用于对wss的输出端口的能量进行探测。
[0178]
此处所描述的实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术，并且在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的功能模块可以相互组合。
[0179]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0180]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0181]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0182]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0183]
显然，本领域的技术人员可以对本技术实施例进行各种改动和变型而不脱离本技术实施例的范围。这样，倘若本技术实施例的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。