[发明专利]一种基于Benes网络的开关单元校准方法

说明书

本发明提出一种基于Benes网络的开关单元校准方法，包括以下步骤：选择网络中间级的开关单元，根据开关单元选择一条从输入到输出端口的路由，扫描被测单元的电压，获得被测单元的最佳工作电压；再从最外级开关单元开始依次向中间级校准全部开关单元，其方法是将影响测试开关串扰路的其他开关设置成偏离该串扰路的状态，使得进入串扰路的光功率最小，从而近似忽略串扰光功率的影响，扫描得到被测单元最佳工作电压。由于Benes网络的对称特性，左右两侧开关等价。本发明的开关单元校准方法无需在网络中设置监测点，极大的降低了大规模集成开关阵列的封装难度，且本发明可匹配自动测试方案，为后续更大规模的光交换芯片制作与测试提供支撑。

技术领域

本发明涉及硅基光电子集成技术领域，特别涉及一种基于Benes网络的开光单元校准方法。

背景技术

随着光子集成技术的日益发展，大规模光交换芯片在云计算、高性能计算机和数据中心的应用受到越来越多的关注。然而由于CMOS工艺存在误差，整个Benes网络中不同位置的光开关单元的初始状态都不一样，即需要对每个光开关的最佳工作电压进行测试和校准。目前比较主流的校准方案是在每个开关单元后设置监测端口或者在某些特定的位置设置监测端口进行光学检测，这些监测端口无疑加剧了大规模芯片后续的光学和电学封装。这种开关单元的电压校准问题成为了制约大规模光交换芯片I/O端口数的因素之一。因此急需一种无需内置监测口，只通过Benes网络的特性和输入输出端口即可校准网络中所有开关单元的方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于Benes网络的开光单元校准方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于Benes网络的开关单元校准方法，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。

具体地，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。