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专利名称：一种具备自适应控制的800G LPO硅光模块

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410759684.7

专利申请（专利权）人：四川省光为通信有限公司
权利人地址：四川省资阳市雁江区清泉组团片区标准化厂房二期9栋1-4层

专利发明（设计）人：邬俊峰,彭德军,陈享郭,许广俊,郑礼松

专利摘要：本发明涉及光模块技术领域，更进一步地，涉及一种具备自适应控制的800G?LPO硅光模块。它包括：光发射器、相位共轭滤波器、光电探测器和自适应控制部分；所述光发射器，用于发出光信号；所述相位共轭滤波器，用于对接收到的光信号进行基于光学相位共轭的光滤波处理；所述光电探测器，用于基于滤波后的光信号，结合光信号的参数，将光信号转换为电信号；所述自适应控制部分，用于对电信号进行波前校正，以补偿光信号在传输过程中的波前失真，将经过放大的第二中间信号进行误码率检测，对光发射器的发射功率和放大器的放大倍数进行动态调整。本发明实现了对光信号的精确调整和优化，优化了光信号的传输质量和稳定性，提高了通信系统的可靠性和性能。

主权利要求：
1.一种具备自适应控制的800GLPO硅光模块，其特征在于，它包括：光发射器、相位共轭滤波器、光电探测器和自适应控制部分；所述光发射器，用于发出光信号；所述相位共轭滤波器，用于对接收到的光信号进行基于光学相位共轭的光滤波处理，具体包括：利用相位重构算法对光信号进行处理，重建出光信号的相位信息，利用光学相位共轭技术，生成一个与光信号相位完全相反的光信号，即相位共轭信号，将光信号与相位共轭信号进行叠加，使发生干涉，将干涉后的光信号分离，去除掉因为干涉被抵消的部分，完成滤波；所述光电探测器，用于基于滤波后的光信号，使用预设的光电转换模型，结合光信号的参数，将光信号转换为电信号；所述自适应控制部分，用于对电信号进行波前校正，以补偿光信号在传输过程中的波前失真，得到第一中间信号；对第一中间信号进行自适应光路补偿，以消除由于光信号传输路径中的损耗，得到第二中间信号；使用放大器对第二中间信号进行放大，然后，将经过放大的第二中间信号进行误码率检测，根据误码率检测的结果，对光发射器的发射功率和放大器的放大倍数进行动态调整。
2.如权利要求1所述的具备自适应控制的800GLPO硅光模块，其特征在于，相位共轭滤波器包括：相位重构单元和相位共轭镜；所述相位共轭镜为受激拉曼散射镜或非线性晶体。
3.如权利要求1所述的具备自适应控制的800GLPO硅光模块，其特征在于，所述光电转换模型使用如下公式进行表示：；
其中， 为电信号； 为光信号功率；为光电探测器的量子效率；为接收面积； 为光信号的接收率；为光电探测器的时间常数，是光电探测器从接收到光信号到产生对应电信号的过程中所需的时间； 为符号周期，表示每个比特的持续时间； 为是800GLPO硅光模块中光信号的数据速率；为时间。
4.如权利要求3所述的具备自适应控制的800GLPO硅光模块，其特征在于，自适应控制部分使用如下公式计算校正后的波前：；
其中， 校正后的波前； 为原始波前，即光信号的波前；为每个校正模式的系数； 表示第个校正模式；为每个校正模式的波数；为每个校正模式的相位； 为第个校正模式的第个次级校正模式的系数； 为第个校正模式的第个次级校正模式的波数； 为第个校正模式的第个次级校正模式的相位；为校正模式的总数；为次级校正模式的总数；所述校正模式包括：Zernike多项式、Legendre多项式、正弦函数和余弦函数；所述次级校正模式包括：Zernike多项式、Legendre多项式、正弦函数和余弦函数。
5.如权利要求3所述的具备自适应控制的800GLPO硅光模块，其特征在于，自适应控制部分使用如下公式，计算进行波前校正后的电信号：；
其中， 为进行波前校正后的电信号，即第一中间信号；为虚数符号；为积分时间变量。
6.如权利要求5所述的具备自适应控制的800GLPO硅光模块，其特征在于，自适应控制部分使用如下公式，计算第一中间信号进行自适应光路补偿的频谱：；
其中， 为进行自适应光路补偿后的频谱； 为原始频谱，即光信号的频谱；
为相位共轭镜的频域响应；为补偿中心频率； 为补偿频率范围；为相位共轭镜的阶数；
再计算进行自适应光路补偿后的频谱 的频谱幅度 ，将频谱幅度 乘以第一中间信号， ，得到第二中间信号。
7.如权利要求6所述的具备自适应控制的800GLPO硅光模块，其特征在于，放大器对第二中间信号进行放大时的放大倍数 通过如下公式，计算得到：；
其中， 为初始放大倍数，为设定值； 为放大参数； 为当前误差信号的幅度；参考误差信号的幅度。
8.如权利要求7所述的具备自适应控制的800GLPO硅光模块，其特征在于，自适应控制部分通过如下公式，将经过放大的第二中间信号进行误码率检测：；
其中， 为比特误码率，作为误码率检测结果； 为每比特能量； 为单边带噪声功率谱密度； 为余误差函数。
9.如权利要求8所述的具备自适应控制的800GLPO硅光模块，其特征在于，自适应控制部分，根据误码率检测的结果，通过如下公式，计算出对光发射器的发射功率进行调整的功率调整量 ：；
其中， 为误码率对发射功率的偏导数，表示误码率对发射功率的敏感程度；为玻尔兹曼常数，表示热噪声的强度；为温度； 表示光信号频谱对频率的导数，表示光信号频谱的变化率；再计算功率调整量 与发射功率的和值，完成对光发射器的发射功率的动态调整。
10.如权利要求9所述的具备自适应控制的800GLPO硅光模块，其特征在于，自适应控制部分，根据误码率检测的结果，通过如下公式，计算出对放大器的放大调整量 ：；
其中， 误码率对增益的偏导数，表示误码率对增益的敏感程度； ：相位共轭镜的频域响应对频率的导数，表示相位共轭镜的频域响应的变化率；再计算放大调整量与放大倍数 的和值，完成对放大器的放大倍数的动态调整。 说明书 : 一种具备自适应控制的800GLPO硅光模块技术领域[0001] 本发明属于光模块技术领域，具体涉及一种具备自适应控制的800GLPO硅光模块。背景技术[0002] 随着数字通信技术的飞速发展，数据传输需求不断增长，对通信系统的带宽和速度提出了更高的要求。在光通信领域，随着需求的增长，800GLPO（Low?ProfileOptics）硅光模块作为一种新兴的高速数据传输技术，受到了越来越多的关注。然而，传统的光通信技术在面对800Gbps级别的数据传输时，仍然面临着一系列挑战，因此需要更加高效和可靠的技术来应对这些挑战。[0003] 在传统的光通信系统中，高速光信号在传输过程中容易受到波前失真和信号衰减的影响，导致接收端接收到的信号质量下降，从而影响了通信的可靠性和稳定性。而针对800Gbps级别的高速数据传输，这些问题尤为突出。传统的光通信技术往往难以满足这一级别的数据传输需求，因为它们往往受到光学器件的限制，无法实现对高速光信号的精确调整和优化。[0004] 为了解决这些问题，近年来一些研究机构和企业开始研发新型的800GLPO硅光模块技术，以满足高速数据传输的需求。这种新型技术具有许多优势，例如集成度高、成本低、体积小等特点，能够实现对高速光信号的精确控制和调整，从而提高了通信系统的性能和稳定性。[0005] 然而，尽管800GLPO硅光模块技术具有很大的潜力，但在实际应用中仍然存在一些挑战和限制。首先，传统的800GLPO硅光模块往往受到光信号传输路径中的损耗和波前失真的影响，导致信号衰减严重，影响了通信系统的传输距离和性能。其次，现有的800GLPO硅光模块技术在动态调整光信号时往往受到限制，无法实现对光信号的精确调整和优化，影响了系统的性能和稳定性。[0006] 因此，为了克服现有技术存在的问题和局限性，需要提出一种新型的800GLPO硅光模块技术，能够有效地对光信号进行补偿和调整，提高系统的稳定性和性能，以满足日益增长的800Gbps级别数据传输需求。这种新型技术应该具备自适应控制功能，能够实现对光信号波前、频谱等特性的实时调整和优化，同时具备高效、低成本、低复杂度等特点，以适应不同的通信环境和应用场景。发明内容[0007] 本发明的主要目的在于提供一种具备自适应控制的800GLPO硅光模块，实现了对光信号的精确调整和优化，优化了光信号的传输质量和稳定性，提高了通信系统的可靠性和性能，同时降低了系统的成本和复杂度，具有广泛的应用前景和市场潜力。[0008] 为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：一种具备自适应控制的800GLPO硅光模块，它包括：光发射器、相位共轭滤波器、光电探测器和自适应控制部分；所述光发射器，用于发出光信号；所述相位共轭滤波器，用于对接收到的光信号进行基于光学相位共轭的光滤波处理，具体包括：利用相位重构算法对光信号进行处理，重建出光信号的相位信息，利用光学相位共轭技术，生成一个与光信号相位完全相反的光信号，即相位共轭信号，将光信号与相位共轭信号进行叠加，使发生干涉，将干涉后的光信号分离，去除掉因为干涉被抵消的部分，完成滤波；所述光电探测器，用于基于滤波后的光信号，使用预设的光电转换模型，结合光信号的参数，将光信号转换为电信号；所述自适应控制部分，用于对电信号进行波前校正，以补偿光信号在传输过程中的波前失真，得到第一中间信号；对第一中间信号进行自适应光路补偿，以消除由于光信号传输路径中的损耗，得到第二中间信号；使用放大器对第二中间信号进行放大，然后，将经过放大的第二中间信号进行误码率检测，根据误码率检测的结果，对光发射器的发射功率和放大器的放大倍数进行动态调整。[0009] 进一步的，相位共轭滤波器包括：相位重构单元和相位共轭镜；所述相位共轭镜为受激拉曼散射镜或非线性晶体。[0010] 进一步的，所述光电转换模型使用如下公式进行表示：[0011] ；[0012] 其中， 为电信号； 为光信号功率；为光电探测器的量子效率；为接收面积；为光信号的接收率；为光电探测器的时间常数，是光电探测器从接收到光信号到产生对应电信号的过程中所需的时间； 为符号周期，表示每个比特的持续时间； 为是800GLPO硅光模块中光信号的数据速率；为时间。[0013] 进一步的，自适应控制部分使用如下公式计算校正后的波前：[0014] ；[0015] 其中， 校正后的波前； 为原始波前，即光信号的波前；为每个校正模式的系数； 表示第个校正模式；为每个校正模式的波数；为每个校正模式的相位；为第 个校正模式的第个次级校正模式的系数； 为第 个校正模式的第个次级校正模式的波数； 为第个校正模式的第个次级校正模式的相位；为校正模式的总数；为次级校正模式的总数；所述校正模式包括：Zernike多项式、Legendre多项式、正弦函数和余弦函数；所述次级校正模式包括：Zernike多项式、Legendre多项式、正弦函数和余弦函数。[0016] 进一步的，自适应控制部分使用如下公式，计算进行波前校正后的电信号：[0017] ；[0018] 其中， 为进行波前校正后的电信号，即第一中间信号；为虚数符号；为积分时间变量。[0019] 进一步的，自适应控制部分使用如下公式，计算第一中间信号进行自适应光路补偿的频谱：[0020] ；[0021] 其中， 为进行自适应光路补偿后的频谱； 为原始频谱，即光信号的频谱；为相位共轭镜的频域响应；为补偿中心频率； 为补偿频率范围；为相位共轭镜的阶数；再计算进行自适应光路补偿后的频谱 的频谱幅度 ，将频谱幅度 乘以第一中间信号， ，得到第二中间信号。[0022] 进一步的，放大器对第二中间信号进行放大时的放大倍数通过如下公式，计算得到：[0023] ；[0024] 其中， 为初始放大倍数，为设定值； 为放大参数； 为当前误差信号的幅度；参考误差信号的幅度。[0025] 进一步的，自适应控制部分通过如下公式，将经过放大的第二中间信号进行误码率检测：[0026] ；[0027] 其中， 为比特误码率，作为误码率检测结果； 为每比特能量； 为单边带噪声功率谱密度； 为余误差函数。[0028] 进一步的，自适应控制部分，根据误码率检测的结果，通过如下公式，计算出对光发射器的发射功率进行调整的功率调整量 ：[0029] ；[0030] 其中， 为误码率对发射功率的偏导数，表示误码率对发射功率的敏感程度；为玻尔兹曼常数，表示热噪声的强度；为温度 表示光信号频谱对频率的导数，表示光信号频谱的变化率；再计算功率调整量 与发射功率的和值，完成对光发射器的发射功率的动态调整。[0031] 进一步的，自适应控制部分，根据误码率检测的结果，通过如下公式，计算出对放大器的放大调整量 ：[0032] ；[0033] 其中， 误码率对增益的偏导数，表示误码率对增益的敏感程度； ：相位共轭镜的频域响应对频率的导数，表示相位共轭镜的频域响应的变化率；再计算放大调整量 与放大倍数 的和值，完成对放大器的放大倍数的动态调整。[0034] 本发明的一种具备自适应控制的800GLPO硅光模块，具有以下有益效果：本发明的800GLPO硅光模块具备自适应控制，利用相位共轭滤波器、光电探测器等部件，实现了对光信号的精确调整和优化。该发明的技术内容主要体现在相位共轭滤波器的设计和自适应控制部分的算法实现上。通过相位共轭滤波器，本发明能够有效地对接收到的光信号进行基于光学相位共轭的滤波处理，从而消除了光信号传输过程中的波前失真，提高了光信号的传输质量和稳定性。同时，自适应控制部分通过对电信号进行波前校正和光路补偿，进一步优化了光信号的传输性能，提高了通信系统的可靠性和稳定性。首先，通过相位共轭滤波器的设计，本发明能够有效地对接收到的光信号进行波前失真的校正。相位共轭滤波器利用相位重构算法重建出光信号的相位信息，生成与光信号相位完全相反的相位共轭信号，利用光学相位共轭技术进行干涉，最终实现对光信号的滤波处理。相比传统的光学滤波方法，本发明的相位共轭滤波器能够更加精确地调整光信号的相位，从而提高了光信号的传输质量和稳定性。其次，本发明的自适应控制部分利用先进的算法实现了对光信号的实时调整和优化。自适应控制部分能够根据光信号的实际传输情况和环境变化，动态地调整光信号的波前和光路，以适应不同的传输条件和要求。通过对电信号进行波前校正和光路补偿，本发明能够有效地消除光信号传输过程中的波前失真和衰减，提高了光信号的传输性能和可靠性。附图说明[0035] 图1为本发明实施例提供的一种具备自适应控制的800GLPO硅光模块的结构示意图。具体实施方式[0036] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。[0037] 以下分别进行详细说明。[0038] 实施例1：参考图1，一种具备自适应控制的800GLPO硅光模块，它包括：光发射器、相位共轭滤波器、光电探测器和自适应控制部分；所述光发射器，用于发出光信号；所述相位共轭滤波器，用于对接收到的光信号进行基于光学相位共轭的光滤波处理，具体包括：利用相位重构算法对光信号进行处理，重建出光信号的相位信息，利用光学相位共轭技术，生成一个与光信号相位完全相反的光信号，即相位共轭信号，将光信号与相位共轭信号进行叠加，使发生干涉，将干涉后的光信号分离，去除掉因为干涉被抵消的部分，完成滤波；所述光电探测器，用于基于滤波后的光信号，使用预设的光电转换模型，结合光信号的参数，将光信号转换为电信号；所述自适应控制部分，用于对电信号进行波前校正，以补偿光信号在传输过程中的波前失真，得到第一中间信号；对第一中间信号进行自适应光路补偿，以消除由于光信号传输路径中的损耗，得到第二中间信号；使用放大器对第二中间信号进行放大，然后，将经过放大的第二中间信号进行误码率检测，根据误码率检测的结果，对光发射器的发射功率和放大器的放大倍数进行动态调整。[0039] 具体的，光发射器具有高速传输能力，能够支持高达800Gbps的数据传输速率，适用于高速数据中心内部连接和远距离光通信。采用了低功耗设计，以降低整个光模块的能耗，符合节能环保的趋势，同时也有助于减少散热需求。采用了低功耗设计，以降低整个光模块的能耗，符合节能环保的趋势，同时也有助于减少散热需求。在800Gbps的高速数据传输中，需要对光信号进行调制以携带数据信息。光发射器通常配备了调制器，可以根据输入的电信号调制光源输出的光信号。调制器可以采用不同的调制方式，如直接调制、外调制等。[0040] 相位共轭滤波器首先通过光学传感器或其他适当的装置对接收到的光信号进行相位测量。这可以通过干涉技术或自相位调制等方法实现。例如，可以利用两束光束的干涉图案来测量光信号的相位差，或者使用光学元件对光信号进行干涉，再通过检测器测量干涉信号的强度变化，从而确定光信号的相位信息。接下来，利用测量得到的相位信息，采用相位重构算法对光信号的相位结构进行重建。这个过程可以利用数字信号处理技术，将测量得到的相位数据进行处理和分析，从而得到光信号的相位信息。常用的相位重构算法包括傅立叶变换、全息术、相移干涉等。一旦获得了光信号的相位信息，可能需要对相位进行调整，以便与相位共轭信号相反。这个调整过程可以通过调节光学元件或者电子相位调制器来实现。通过适当的相位调整，可以使得生成的相位共轭信号与原始信号在叠加后能够发生干涉，并实现有效的滤波效果。最后，根据经过调整的相位信息，利用光学相位共轭技术生成一个与原始信号相位完全相反的相位共轭信号。这通常通过非线性光学效应，如四波混频或自相位调制等实现。在这个过程中，原始光信号将与非线性介质中的局域电场相互作用，产生与原始信号相位相反的相位共轭信号。[0041] 相位重构算法通过对接收到的光信号进行数字化处理，将其转换为相位信息的数字表示。这一过程通常涉及使用光学传感器或探测器将光信号转换为电信号，然后通过采样和量化技术将电信号转换为数字信号。这个数字信号表示了光信号的幅度和相位信息。接下来，相位重构算法通过对数字信号进行傅立叶变换或相关分析等数学运算，将其转换为频率域表示。在频率域中，可以提取出光信号的相位信息，即光波在不同频率成分上的相位结构。这个过程需要使用复数域的运算，以确保同时考虑到信号的幅度和相位信息。然后，相位重构算法利用从频率域中提取出的相位信息，对光信号的相位结构进行重建。这个过程可以采用插值、拟合等技术，将离散的相位数据转换为连续的相位曲线。通过这一步骤，可以得到光波在空间上的相位分布图，即光信号的相位信息。在相位重构过程中，可能会对相位数据进行平滑处理或者去噪，以提高相位信息的准确性和稳定性。这可以通过滤波技术或者数学模型来实现，确保重建出的相位信息能够准确地反映光信号的特征。最终，经过相位重构算法处理后，得到了光信号的相位信息，这将作为后续相位共轭滤波器生成相位共轭信号的依据。这一过程保证了相位共轭滤波器能够有效地对光信号进行滤波处理，提高了光信号的质量和传输效率。[0042] 800GLPO硅光模块是一种高速光通信设备，用于传输数据信号。其具备自适应控制功能，能够在传输过程中实时调整光信号的参数，以保证信号的稳定性和可靠性。这在面对复杂的光通信环境时尤为重要，例如光纤传输中存在的损耗和色散效应。光发射器是800GLPO硅光模块的核心部件之一，负责发出光信号。其特点是高速、低功耗、稳定性强等。在实施例1中，光发射器发出的光信号经过相位共轭滤波器的处理，以提高信号质量和传输效率。相位共轭滤波器是800GLPO硅光模块中的关键部件，利用光学相位共轭技术对接收到的光信号进行滤波处理。通过相位重构算法和干涉效应，相位共轭滤波器能够去除光信号中的噪声和失真，从而提高信号的质量。这对于800Gbps的高速数据传输至关重要。光电探测器负责将经过滤波处理后的光信号转换为电信号，以便后续的电子处理和分析。其采用预设的光电转换模型，结合光信号的参数，能够实现高效的光电转换。自适应控制部分是800GLPO硅光模块的关键组成部分，负责对电信号进行波前校正和光路补偿，以消除信号传输过程中的波前失真和路径损耗。通过动态调整光发射器的发射功率和放大器的放大倍数，自适应控制部分能够实时响应传输环境的变化，保证信号的稳定传输。[0043] 实施例2：相位共轭滤波器包括：相位重构单元和相位共轭镜；所述相位共轭镜为受激拉曼散射镜或非线性晶体。[0044] 具体的，当光信号通过相位重构单元时，它的相位结构将被精确地测量和重建。这个过程通常涉及到先进的数字信号处理技术，通过对光信号进行采样、傅立叶变换等操作，获取其相位信息。相位重构单元的关键是能够准确地重建出光波的相位分布，为后续的相位共轭处理提供准确的输入。接下来，让看看相位共轭镜的作用。相位共轭镜是实施例2中的重要组成部分，它采用了受激拉曼散射镜或非线性晶体。这些材料具有非线性光学特性，能够将输入光信号转换为具有相反相位的相位共轭信号。在受激拉曼散射镜中，光信号与晶体中的分子发生相互作用，产生与输入光信号相位完全相反的拉曼散射光。而在非线性晶体中，光信号在晶体中传播时会发生非线性光学效应，使得光信号的相位被反转。这样，相位共轭镜能够将原始光信号转换为相位完全相反的相位共轭信号。最后，经过相位重构单元和相位共轭镜的处理，得到了经过相位共轭滤波器处理后的光信号。这个信号具有经过滤波处理后的频谱特性，去除了噪声和失真，提高了信号的质量和传输效率。这使得相位共轭滤波器成为光通信和光信号处理中重要的装置，能够实现对光信号的高效处理和调控。[0045] 实施例3：所述光电转换模型使用如下公式进行表示：[0046] ；[0047] 其中， 为电信号； 为光信号功率；为光电探测器的量子效率；为接收面积；为光信号的接收率；为光电探测器的时间常数，是光电探测器从接收到光信号到产生对应电信号的过程中所需的时间； 为符号周期，表示每个比特的持续时间； 为是800GLPO硅光模块中光信号的数据速率；为时间。[0048] 具体的，公式中的 代表光电探测器输出的电信号，其大小取决于光信号的功率、光电转换效率、接收面积、接收率以及时间常数等多个因素。光信号功率 是指进入光电探测器的光信号的功率大。孔有 则描述了光电转换的效率，即光信号转换为电信号的比例。接收面积 和接收率 表示光电探测器的接收性能，而时间常数 则描述了光电转换的响应速度。公式中的 代表符号周期，即每个比特持续的时间。这一参数考虑了在高速数据通信中每个比特所持续的时间长度，是数据传输的重要参考。公式中的一项描述了光电探测器的响应过程。随着时间的增加，光电探测器的响应将逐渐衰减，这个过程由时间常数 决定。时间常数 越。獾缣讲馄鞯南煊λ俣仍娇。最后，公式中的 部分描述了光信号的持续时间对电信号的影响。这部分考虑了光信号的数据速率，即每秒传输的比特数。在公式中， 表示 的数据速率，即每秒传输 的数据。这一项可以看作是对光信号持续时间的调节，影响着电信号的输出。实施例3的公式综合考虑了光信号功率、光电转换效率、接收性能、时间常数以及数据速率等多个因素，描述了光信号经过光电探测器转换为电信号的过程。通过这个公式，可以定量评估光电探测器的性能和系统的整体效率，为光通信系统的设计和优化提供了重要的理论基础。[0049] 实施例4：自适应控制部分使用如下公式计算校正后的波前：[0050] ；[0051] 其中， 校正后的波前； 为原始波前，即光信号的波前；为每个校正模式的系数； 表示第个校正模式；为每个校正模式的波数；为每个校正模式的相位；为第 个校正模式的第个次级校正模式的系数； 为第 个校正模式的第个次级校正模式的波数； 为第个校正模式的第个次级校正模式的相位；为校正模式的总数；为次级校正模式的总数；所述校正模式包括：Zernike多项式、Legendre多项式、正弦函数和余弦函数；所述次级校正模式包括：Zernike多项式、Legendre多项式、正弦函数和余弦函数。[0052] 具体的，校正模式 的具体表达式通常取决于所选用的校正方法和系统的特定要求。在步骤2中描述的公式中， 表示第 个校正模式，它可以是任何用于描述波前形状的函数或模式。[0053] Zernike多项式是一组正交的基函数，通常用于描述光学系统的波前畸变。第 个Zernike多项式的表达式可以用 来表示，其中 和 是极坐标下的径向距离和角度，公式通常形式如下：[0054] ；[0055] Legendre多项式也是一组正交的基函数，常用于描述光学系统的像差。第 个Legendre多项式的表达式通常形式如下：[0056] ；[0057] 用于描述光学系统中的周期性畸变或振动。第个正弦/余弦函数的表达式可以形式如下：[0058] 。[0059] Zernike多项式是一组正交的基函数，用于描述光学系统的像差。每个Zernike多项式描述了光学系统中的一种像差形态，如球差、散焦、像散等。通过调节Zernike多项式的系数，可以对波前进行相应的校正，以改善像差效应。考虑一个光学系统，其波前存在球差效应，即波前在中心点处呈现凹凸形状。这时，可以使用球差Zernike多项式来进行校正，通过调节系数，使波前恢复为平坦形状。[0060] Legendre多项式是一类正交多项式，常用于描述光学系统的像差或光场分布。它们可以描述出光场的均匀性、偏振状态等特征。假设一个光学系统存在倾斜像差，即光束的中心位置偏离了光学轴。这时，可以利用Legendre多项式进行校正，通过调节系数，使光束重新对准光学轴。[0061] 正弦函数和余弦函数：正弦函数和余弦函数用于描述光信号的周期性变化或振荡。它们常用于校正光学系统中的周期性像差或波动。在光学系统中，可能存在由于机械振动或环境因素引起的周期性像差。这时，可以利用正弦函数或余弦函数进行校正，调节系数以消除这种周期性波动。[0062] 公式中的 代表校正后的波前，即经过自适应控制部分处理后的光信号的波前。而 则表示原始波前，即输入到自适应控制部分的原始光信号的波前。通过调整和多个校正模式的叠加，可以实现对波前的精确调整和校正。公式中的 表示每个校正模式的系数，用于调节每个校正模式的强度或权重。而 则表示第个校正模式，可以是Zernike多项式、Legendre多项式、正弦函数或余弦函数等。这些校正模式包括了光学系统中常见的波前畸变类型，可以针对不同的波前畸变进行校正。公式中的部分描述了校正模式和次级校正模式对波前的影响。这一部分通过对每个校正模式的叠加来实现对波前的调整，同时考虑了次级校正模式的影响，使得波前校正更加全面和精确。公式中的参数 和 分别表示校正模式和次级校正模式的总数。这些模式包括了Zernike多项式、Legendre多项式、正弦函数和余弦函数等，能够涵盖各种波前畸变情况，为波前校正提供了广泛的适用性。实施例4的公式通过对原始波前和多个校正模式的叠加，实现了对波前的自适应调整和校正。通过调节校正模式的系数和选择不同的校正模式，可以针对不同的波前畸变情况进行精确的校正，从而提高光信号的质量和传输性能。[0063] 实施例5：自适应控制部分使用如下公式，计算进行波前校正后的电信号：[0064] ；[0065] 其中， 为进行波前校正后的电信号，即第一中间信号；为虚数符号；为积分时间变量。[0066] 具体的，首先，公式中的 代表进行波前校正后的电信号，即经过自适应控制部分处理后的光信号转换为的电信号，也被称为第一中间信号。在光通信系统中，光信号在传输过程中会受到波前畸变的影响，因此需要进行波前校正以提高信号质量。其次，公式中的 是虚数符号，是一个常数，用于控制波前校正的影响程度。通过调节 的大。梢缘髡ㄇ靶Ｕ缘缧藕诺挠跋烨慷。较大的 值意味着更强的波前校正效应，而较小的 值则表示较弱的波前校正效应。接着，公式中的 是积分时间变量，表示积分的时间范围。在这个公式中，对光信号在一段时间内的响应进行积分处理，以计算校正后的电信号。积分时间范围 决定了对光信号响应的观察窗口，可以根据具体情况进行调整。公式中的部分描述了校正后的电信号的计算过程。在这个积分中，首先考虑了波前校正对光信号的影响，其中 是经过波前校正后的波前。波前校正影响了光信号的相位，进而影响了光信号的传输和接收过程。而 表示时间衰减因子，考虑了光信号在传输过程中的时间衰减效应。通过这个积分，可以计算出在一段时间内光信号经过波前校正后的电信号。实施例5的公式描述了光信号经过自适应控制部分进行波前校正后的电信号的计算过程。通过考虑波前校正对光信号的影响以及时间衰减效应，可以得到校正后的电信号，从而提高光信号的质量和传输性能。[0067] 实施例6：自适应控制部分使用如下公式，计算第一中间信号进行自适应光路补偿的频谱：[0068] ；[0069] 其中， 为进行自适应光路补偿后的频谱； 为原始频谱，即光信号的频谱；为相位共轭镜的频域响应；为补偿中心频率； 为补偿频率范围；为相位共轭镜的阶数；再计算进行自适应光路补偿后的频谱 的频谱幅度 ，将频谱幅度 乘以第一中间信号， ，得到第二中间信号。[0070] 具体的，公式中的 代表进行自适应光路补偿后的频谱，即第一中间信号经过光路补偿后的频谱。光路补偿的目的是调整光信号的频谱，以减少或消除由于光信号传输过程中引起的畸变。其次， 表示原始频谱，即光信号的频谱，是输入到自适应控制部分的原始光信号的频谱。通过分析原始频谱，可以了解光信号在传输过程中所受到的频率偏移和失真情况。接着， 表示相位共轭镜的频域响应，描述了相位共轭镜在不同频率下的反应。相位共轭镜是自适应光路补偿的关键组件，它通过调整光信号的相位来实现波前校正，从而改善光信号的传输性能。在公式中，是补偿中心频率，指定了补偿的中心位置。则是补偿频率范围，表示了补偿的频率范围。这两个参数决定了补偿的范围和中心位置，影响了补偿效果的调整和精度。公式中的 部分描述了补偿后的频谱的计算过程。这一项是一个修正的Lorentzian函数，用于描述补偿过程中频率响应的调整。它考虑了补偿中心频率和补偿频率范围对频谱的调整效果，通过调节参数 的大。梢钥刂撇钩サ男巫春退ゼ醭潭。最后，通过计算进行自适应光路补偿后的频谱 的频谱幅度，并将其乘以第一中间信号 ，得到第二中间信号。这一过程描述了光信号在经过自适应光路补偿后，频谱幅度的调整和第二中间信号的生成。公式描述了自适应控制部分计算第一中间信号进行自适应光路补偿后的频谱的过程。通过考虑相位共轭镜的频域响应以及补偿中心频率和补偿频率范围，以及补偿效果的调整，可以实现对光信号频谱的精确调整，从而改善光信号的传输质量和性能。[0071] 实施例7：放大器对第二中间信号进行放大时的放大倍数 通过如下公式，计算得到：[0072] ；[0073] 其中， 为初始放大倍数，为设定值； 为放大参数； 为当前误差信号的幅度；参考误差信号的幅度。[0074] 具体的，放大器的放大倍数 是指放大器输出信号与输入信号之间的倍数关系。通过调节放大倍数，可以控制信号的幅度大。佣跋煨藕诺闹柿亢臀榷ㄐ。在实际应用中，放大倍数的调节通常是根据系统的需求和工作状态进行动态调整的。其次，公式中的是初始放大倍数，是一个预先设定的值，代表放大器在初始工作状态下的放大倍数。它可以根据系统设计的要求和性能指标进行设定。接着， 是放大参数，用于对放大倍数进行微调和修正。通过调节 ，可以根据实际情况对放大倍数进行适当的调整，以满足特定的放大需求。在公式中， 部分描述了放大倍数 的修正过程。这一部分考虑了当前误差信号的幅度 与参考误差信号的幅度 之间的关系。通过比较当前误差信号和参考误差信号的大。梢匀范ㄊ欠裥枰苑糯蟊妒行拚。具体而言，当当前误差信号的幅度与参考误差信号的幅度相等时， 部分的值为1，不对放大倍数进行修正；而当当前误差信号的幅度与参考误差信号的幅度不相等时，这一部分的值不为1，对放大倍数进行相应的修正。公式描述了放大器对第二中间信号进行放大时放大倍数的计算过程。通过考虑当前误差信号与参考误差信号之间的关系，以及通过调节初始放大倍数和放大参数，可以实现对放大倍数的动态调节和修正，从而提高信号的放大质量和稳定性。[0075] 实施例8：自适应控制部分通过如下公式，将经过放大的第二中间信号进行误码率检测：[0076] ；[0077] 其中， 为比特误码率，作为误码率检测结果； 为每比特能量； 为单边带噪声功率谱密度； 为余误差函数。[0078] 具体的，首先，比特误码率（BER）是指在数字通信系统中传输过程中每个比特被错误接收的概率。它是一个重要的性能指标，直接影响到系统的可靠性和性能。通过对第二中间信号进行误码率检测，可以及时评估系统的误码性能，从而进行相应的调整和优化。其次，公式中的 表示每比特能量，是指每个比特所携带的能量。 则是单边带噪声功率谱密度，描述了信号与噪声之间的功率比。这两个参数直接影响到误码率的计算结果， 的比值决定了信号质量和噪声干扰程度，进而影响误码率的大小。接着，公式中的 是余误差函数，是高斯分布函数的互补函数，用来描述高斯分布曲线尾部的概率密度。在误码率检测中， 函数的参数是信噪比的函数，它描述了在给定信噪比条件下，出现误码的概率。公式中的计算过程是先将 的比值进行平方根运算，然后将结果作为参数传入 函数中进行计算。这一部分描述了在给定信噪比条件下，误码率的估计值。通过调节放大器的放大倍数和其他系统参数，可以影响信噪比的大。跋煳舐肼实募扑憬峁。公式描述了自适应控制部分通过误码率检测来评估经过放大的第二中间信号的误码率的过程。通过计算比特误码率，可以及时评估系统的性能，并根据评估结果进行调整和优化，以提高数字通信系统的可靠性和性能。[0079] 实施例9：自适应控制部分，根据误码率检测的结果，通过如下公式，计算出对光发射器的发射功率进行调整的功率调整量 ：[0080] ；[0081] 其中， 为误码率对发射功率的偏导数，表示误码率对发射功率的敏感程度；为玻尔兹曼常数，表示热噪声的强度；为温度 表示光信号频谱对频率的导数，表示光信号频谱的变化率；再计算功率调整量 与发射功率的和值，完成对光发射器的发射功率的动态调整。[0082] 具体的，首先，公式中的 是误码率对发射功率的偏导数，它表示了误码率对发射功率的敏感程度。这一项告诉，当发射功率发生变化时，误码率会如何相应地变化。如果 的值较大，意味着误码率对发射功率的变化非常敏感，需要更小的调整量来保持误码率在可接受范围内。其次，公式中的 部分表示了光信号频谱对频率的导数乘以一定的系数。这一部分描述了光信号频谱的变化率，即光信号随着频率的变化而变化的速率。如果光信号频谱的变化率较大，意味着光信号在不同频率上的能量分布发生了较大的变化，需要相应地调整发射功率。在公式中，玻尔兹曼常数描述了热噪声的强度，而温度 则表示了系统的温度。这两个参数直接影响到系统的噪声水平，进而影响到发射功率的调整量。当系统的温度发生变化时，噪声水平也会随之变化，进而影响到系统的误码率和发射功率的调整。最后，根据计算得到的功率调整量 与发射功率的和值，完成了对光发射器发射功率的动态调整。这个过程会根据系统的实际情况和需求，动态地调整发射功率，以达到最优的系统性能和误码率。通过不断地监测误码率的变化，以及光信号频谱的变化情况，系统可以实现对发射功率的实时调整，从而保证了通信系统的稳定性和可靠性。[0083] 实施例10：自适应控制部分，根据误码率检测的结果，通过如下公式，计算出对放大器的放大调整量 ：[0084] ；[0085] 其中， 误码率对增益的偏导数，表示误码率对增益的敏感程度； ：相位共轭镜的频域响应对频率的导数，表示相位共轭镜的频域响应的变化率；再计算放大调整量 与放大倍数 的和值，完成对放大器的放大倍数的动态调整。[0086] 具体的，公式中的 是误码率对放大倍数的偏导数，表示了误码率对放大倍数的敏感程度。这一项告诉，当放大倍数发生变化时，误码率会如何相应地变化。如果的值较大，意味着误码率对放大倍数的变化非常敏感，需要更小的调整量来保持误码率在可接受范围内。其次，公式中的 部分表示了相位共轭镜的频域响应对频率的导数乘以一定的系数。这一部分描述了相位共轭镜的频域响应的变化率，即相位共轭镜的频域响应随着频率的变化而变化的速率。如果相位共轭镜的频域响应随着频率的变化率较大，意味着系统需要更大的调整量来保持系统的稳定性和性能。最后，根据计算得到的放大调整量 与放大倍数 的和值，完成了对放大器放大倍数的动态调整。这个过程会根据系统的实际情况和需求，动态地调整放大倍数，以达到最优的系统性能和误码率。公式通过综合考虑误码率对放大倍数的敏感程度和相位共轭镜的频域响应的变化率，实现了对放大器的放大倍数的动态调整。这个过程充分考虑了系统的实际运行情况，可以有效地优化系统性能，提高通信系统的可靠性和稳定性。通过不断地监测误码率的变化，以及相位共轭镜的频域响应的变化情况，系统可以实现对放大器放大倍数的实时调整，从而保证了通信系统的稳定性和可靠性。[0087] 以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解为其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

专利地区：四川

专利申请日期：2024-06-13

专利公开日期：2024-08-09

专利公告号：CN118337289B