基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法技术

系统本发明专利技术公开了基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法，涉及光电通信技术领域，该方法通过将线性直驱电机与光电通信模块相连，利用激光器提供多个波长的光信号输出，光电探测器将接收到的光信号转换为电信号。在波长切换优化的过程中，通过定义矩阵和权重来评估切换路径的损耗，并使用复杂度计算模型来计算路径的复杂度。方法中的步骤包括：将线性直驱电机驱动光路位置进行波长切换；根据切换损耗和权重选择下一个切换的目标波长；根据记录的位置信息生成切换路径；计算切换路径的复杂度并选择最低的切换路径作为模板切换路径。通过该方法，能够实现高效、可靠的光电通信模块波长切换，提高通信系统的性能和效率。提高通信系统的性能和效率。提高通信系统的性能和效率。

【技术实现步骤摘要】
基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法


[0001]本专利技术涉及光电通信
，特别涉及基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法。

技术介绍

[0002]随着光电通信技术的快速发展，越来越多的应用场景对高效、可靠的光电通信模块提出了更高的要求。光电通信模块在实际应用中需要能够实现多波长切换，并且在切换过程中保持较低的损耗，以提高通信系统的性能和效率。然而，在目前的光电通信模块中，波长切换优化仍然面临一些挑战和问题。
[0003]传统的光电通信模块中，使用机械驱动的方式进行波长切换，例如旋转式光学滤波器或波导切换器等。这些机械驱动的方式通常存在一些问题。首先，机械驱动的部件容易受到机械磨损、震动和温度变化等因素的影响，导致性能的不稳定性和可靠性的降低。其次，机械驱动方式往往需要较大的体积和功耗，不利于集成和节能。
[0004]为了克服传统光电通信模块中的问题，已经提出了一些改进的技术。例如，引入了线性直驱电机作为波长切换的驱动方式。线性直驱电机具有体积小、功耗低、响应快等优点，能够更好地满足光电通信模块的要求。此外，还提出了基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法，该方法利用矩阵和权重来评估不同切换路径的损耗，通过优化选择复杂度最低的切换路径，以提高波长切换的效率。
[0005]然而，尽管已经提出了上述改进的技术，现有技术仍然存在一些问题和挑战。首先，现有技术中的波长切换优化方法在计算切换损耗时并未充分考虑到波长间的频率偏移量、功率变化和时间偏移量等因素，导致切换损耗的准确性和可靠性有所欠缺。其次，现有技术中的复杂度计算模型对于不同的应用场景和需求可能不够灵活，无法充分适应各种复杂的光电通信系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法，能够实现高效、可靠的光电通信模块波长切换，提高通信系统的性能和效率。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法，基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法，所述方法包括：步骤S1：将线性直驱电机与光电通信模块相连；所述光电通信模块包括：激光器、光纤和光电探测器；所述激光器能够提供个波长的光信号输出，所述波长分别记为；所述光电探测器所能探测的波长范围适应于所述激光器，能够将接收到的光信号转换为电信号；步骤S2：进行波长切换优化，具体包括：定义一个的矩阵，其中表示从波长切换到波长的切换损耗；定义一个长度为的数组，其中表示选择波长的权重；初始化当前波长为，并记录初始位置；重复以下步骤直到所有波
长都被选择：对于当前波长，计算选择下一个波长的总损耗；选择具有最小总损耗的波长作为下一个切换的目标波长；将线性直驱电机驱动光路位置从切换到；更新当前波长为，并记录位置信息；完成所有波长切换后，根据记录的位置信息，将线性直驱电机调整到初始位置；步骤S3：在步骤S2进行波长切换优化时，按照时间先后顺序，将记录的位置信息连接起来，生成一个切换路径；当波长切换优化进行了次后，将得到个切换路径，分别计算切换路径的复杂度，选择复杂度最低的切换路径作为模板切换路径；步骤S4：当再次进行波长切换优化时，直接基于模板切换路径进行波长切换优化；基于模板切换路径的波长切换优化执行次后，清空模板切换路径，重新返回步骤S2。进一步的，所述总损耗的计算使用如下公式：；其中，表示从波长切换到波长的切换损耗；表示波长到的偏移量，即；:表示波长到的功率变化，即,其中和分别为波长和的光信号功率；:表示波长到的时间偏移量，即，其中和分别为波长和的切换时间；和均为权重系数，用于平衡不同损耗因素的重要性，其中，取值范围为0.3~0.5；取值范围为0.2~0.4；取值范围为0.3~0.4。进一步的，所述切换损耗使用如下公式计算得到：；其中，表示波长到的频率偏移量，即，其中是光速；表示线性直驱电机的惯性损耗。进一步的，所述惯性损耗使用如下公式计算得到：；其中，是线性直驱电机的转动惯量；是线性直驱电机的角速度。
[0008]进一步的，所述步骤S3中计算切换路径的复杂度的方法包括：步骤S3.1：对于每个切换路径，将其记录的位置信息在矩阵中连接起来，其中，位置信息为矩阵的元素，表示为节点，节点与节点之间的连接线表示为边，以此组成一个有向图或无向图；其中是节点集合，是边集合；步骤S3.2：如果有向图或无向图中没有负权边，则使用第一复杂度计算模型计算路径复杂度；步骤S3.3：如果有向图或无向图中存在负权边，则使用第二复杂度计算模型计算路径复杂度；步骤S3.4：如果有向图或无向图中没有负权回路，则使用第三复杂度计算模型计算路径复杂度。进一步的，所述使用第一复杂度计算模型计算路径复杂度具体包括：步骤A1：执行过程，包括：设置一个距离数组，初始化距离数组，用于存储有向图或无向图中起始节点到每个节点的最短距离；初始化优先最小堆队列，用于选择距离
起始节点最近的节点；将起始节点的距离设置为0，并将其插入到中；重复以下步骤，直到为空：从中弹出当前距离起始节点最近的节点，遍历的所有邻居节点，如果通过可以获得更短的距离到达，则更新的值，如果被更新，将插入中；得到起始节点到每个节点的最短距离；步骤A2：复杂度计算过程，包括：初始化的过程需要的时间；在迭代的过程中，每个节点最多会被插入和弹出一次优先队列，所以插入和弹出操作的总时间复杂度为；对于每个节点，遍历其所有邻居节点，每个邻居节点最多会被访问一次，因此总共有次遍历操作；在每次遍历操作中，如果通过可以获得更短的距离到达，则需要执行一次更新操作，更新操作的时间复杂度为；因此，计算得到路径复杂度为：。进一步的，所述使用第二复杂度计算模型计算路径复杂度具体包括：步骤B1：执行过程，包括：将起始节点的距离设置为0，其他节点的距离设置为无穷大；重复次以下步骤：对于每条边，如果，则更新的值为；检查是否存在负权回路；如果在第次迭代中，仍然存在可以松弛的边，则说明有向图或无向图中存在负权回路；表示从节点到节点的边的权重；步骤B2：复杂度计算过程，包括：在每次迭代中，需要遍历所有的边E，对每条边进行松弛操作；每次迭代的时间复杂度为；因为要重复V
‑
1次迭代，因此，计算得到路径复杂度为：。进一步的，所述使用第三复杂度计算模型计算路径复杂度具体包括：步骤C1：创建一个二维数组，用于存储有向图或无向图中顶点对之间的最短路径距离；将数组初始化为图中两个顶点之间的直接距离，如果没有直接边，则距离为无穷大；对于每个顶点k，循环执行以下步骤：获取一对顶点和，如果，则更新的值为；得到每对顶点之间的最短路径距离；步骤C2：复杂度计算过程，包括：在迭代的过程中需要执行三重嵌套循环，分别遍历顶点、顶点和顶点；对于每个顶点对，需要检查是否存在顶点，使得通过顶点可以获得更短的路径距离；有向图或无向图有个顶点；对于每个顶点对，需要进行次迭代，即每个顶点都会作为进行一次迭代；因此，总共的迭代次数为；在每次迭代中，需要执行常数时间的比较和更新操作；因此，计算得到路径复杂度为：。本专利技术所提供的基于线性直驱的光电通信模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1：将线性直驱电机与光电通信模块相连；所述光电通信模块包括：激光器、光纤和光电探测器；所述激光器能够提供个波长的光信号输出，所述波长分别记为；所述光电探测器所能探测的波长范围适应于所述激光器，能够将接收到的光信号转换为电信号；步骤S2：进行波长切换优化，具体包括：定义一个的矩阵，其中表示从波长切换到波长的切换损耗；定义一个长度为的数组，其中表示选择波长的权重；初始化当前波长为，并记录初始位置；重复以下步骤直到所有波长都被选择：对于当前波长，计算选择下一个波长的总损耗；选择具有最小总损耗的波长作为下一个切换的目标波长；将线性直驱电机驱动光路位置从切换到；更新当前波长为，并记录位置信息；完成所有波长切换后，根据记录的位置信息，将线性直驱电机调整到初始位置；步骤S3：在步骤S2进行波长切换优化时，按照时间先后顺序，将记录的位置信息连接起来，生成一个切换路径；当波长切换优化进行了次后，将得到个切换路径，分别计算切换路径的复杂度，选择复杂度最低的切换路径作为模板切换路径；步骤S4：当再次进行波长切换优化时，直接基于模板切换路径进行波长切换优化；基于模板切换路径的波长切换优化执行次后，清空模板切换路径，重新返回步骤S2。2.如权利要求1所述的基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法，其特征在于，所述总损耗的计算使用如下公式：；其中，表示从波长切换到波长的切换损耗；表示波长到的偏移量，即；:表示波长到的功率变化，即,其中和分别为波长和的光信号功率；:表示波长到的时间偏移量，即，其中和分别为波长和的切换时间；和均为权重系数，用于平衡不同损耗因素的重要性，其中，取值范围为0.3~0.5；取值范围为0.2~0.4；取值范围为0.3~0.4。3.如权利要求2所述的基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法，其特征在于，所述切换损耗使用如下公式计算得到：；其中，表示波长到的频率偏移量，即，其中是光速；表示线性直驱电机的惯性损耗。
4.如权利要求3所述的基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法，其特征在于，所述惯性损耗使用如下公式计算得到：；其中，是线性直驱电机的转动惯量；是线性直驱电机的角速度。5.如权利要求1所述的基于线性直驱的光电通信模块波长切换优化方法，其特征在于，所述步骤S3中计算切换路径的复杂度的方法包括：步骤S3.1：对于每个切换路径，将其记录的位置信息在矩阵中连接起来，其中，位置信息为矩阵的元素，表示为节点，节点与节点之间的连接线表示为边，以此组成一个有向图或无向图；其中是节点集合，是边集合；步骤S3.2：如果有向图或无向图中没有负权边，则使用第一复杂度计算模型计算路径复杂度；步骤S3.3：如果有向图或无向图中存在负权边，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峻岭，高国祥，许广俊，陈享郭，彭德军，
申请(专利权)人：深圳市光为光通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：