[发明专利]一种基于Benes网络的开关单元校准方法

权利要求书

1.一种基于Benes网络的开关单元校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在Benes网络中选择中间级所在的开关单元作为率先被测试的开关单元，并根据开关单元选择一条从输入端口到输出端口全交叉状态的路由；

(2)对所述路由上的每个开关单元设置偏向交叉态的预偏置，在在需测试的开关单元的输入端口输入光信号光强为P_i，并在其输出端口接出光功率计探测输出光信号P_o；

(3)以开关交叉态作为透射，其透射率为T，则直通状态作为串扰项X，扫描被测试的开关单元的电压，得到输出光功率最小的点为选定交叉路径下开关单元最偏离交叉状态的点，即开关单元直通状态的最佳工作点；输出光功率最大的点为开关单元交叉状态的最佳工作点；依次选择中间级每一个开关单元对应的全交叉路由，并依据步骤(2)得到每个开关单元直通和交叉状态准确的最佳工作电压；

(4)在Benes网络中选择最外一级所在的开关单元作为被测试的开关单元，并根据开关单元选择一条从输入端口到输出端口全交叉的路由；

(5)重复步骤(2)，并将路由经过的中间级开关设置已测得的准确交叉态电压，另外将测试开关单元另一条串扰光信号路所经过的开关单元设置成偏离主路由的状态；扫描被测单元的电压，测其直通和交叉状态的最佳工作电压；依次校准最外一级每一个开关单元直通和交叉状态的最佳工作电压；

(6)依次从最外一级开关开始，向内一级一级进行测试，最后在Benes网络中选择最靠近中间级开关单元作为被测试的开关单元，并根据开关单元选择一条从输入端口到输出端口全交叉的路由；步骤重复(5)，将已测试过的开关设置成准确交叉态电压，将测试开关单元另一条串扰光信号路所经过的开关单元设置成偏离主路由的状态；最后依次校准，得到中间级两侧的每一个开关单元直通和交叉状态的最佳工作电压至。

2.根据权利要求1所述的一种基于Benes网络的开关单元校准方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述Benes网络中选择的全交叉状态的路由可以无重复的囊括所有开关单元，且给开关单元设置+1V的电压能使开关单元偏向交叉状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于Benes网络的开关单元校准方法，其特征在于，所述步骤(2)中设置偏向交叉态的预偏置，具体为：将基于马赫增德干涉仪(MZI)结构的开关上下相移臂设计成两个并联的极性相反的PIN结构成推挽工作方式，并在某一相移臂上减少π/2的初始相位，使得开关单元初始状态在交叉和直通的中间状态，且交叉和直通状态最佳工作点的正负号始终是正确且可预测的。

4.根据权利要求1所述的一种基于Benes网络的开关单元校准方法，其特征在于，所述步骤(3)中一个正常开关单元的透射率T和串扰项X相差约20dB，约为2个数量级，且在计算输出光功率时，光信号每经过一个开关，则与该开关对应的状态相乘。

5.根据权利要求1所述的一种基于Benes网络的开关单元校准方法，其特征在于，所述步骤(3)中，输出光信号P_o与被测单元的透射系数T呈线性关系，被测单元的透射系数T受电压的变化而变化，因此扫描被测单元的电压与光功率的变化可以得到开关单元交叉和直通的状态。

6.根据权利要求4所述的一种基于Benes网络的开关单元校准方法，其特征在于，所述输出光信号P_o与被测单元的透过率呈线性关系是由于预偏置的设置使我们测试所需的信号光尽可能的大，将测试开关单元另一条串扰光信号路所经过的开关单元设置成偏离主路由的状态则是将干扰测试结果的串扰光尽可能的小；进而使得输出光信号P_o与被测单元的透过率近似呈线性关系。

7.根据权利要求1所述的一种基于Benes网络的开关单元校准方法，其特征在于，所述步骤(5)中，由于Benes网络的左右对称性，进而Benes网络的左右两边通过输入输出对换是等效的。