一種提高lcos波長選擇開關切換速度的方法
【專利摘要】一種提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法，涉及波長選擇開關領域，包括：通過測量確定一個LCOS屏上的有效區(qū)域，此區(qū)域外像素點的灰度不影響波長選擇開關的性能，波長選擇開關進行端口切換時生成只包含對應有效區(qū)域內像素點的灰度數(shù)據(jù)，僅更新緩存數(shù)據(jù)的存儲器內對應有效區(qū)域內像素點的地址處的灰度數(shù)據(jù)，讀取存儲器中的灰度數(shù)據(jù)并將其發(fā)送給LCOS顯示模塊以將所需灰度圖顯示在有效區(qū)域上，本發(fā)明能夠提高切換速度，進而提高工作性能。
【專利說明】一種提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及波長選擇開關領域，具體涉及一種提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法。

【背景技術】
[0002]波長選擇開關是用來實現(xiàn)動態(tài)可重構光分插復用的新一代技術，具有網(wǎng)狀架構，能支持任意端口波長任意上下的功能?；贚C0S(Liquid Crystal On Silicon，娃基液晶)的波長選擇開關的切換流程為:
[0003]1、波長選擇開關接收到切換端口的指令后，計算出需要顯示到LCOS屏上的灰度數(shù)據(jù)；
[0004]2、波長選擇開關將灰度數(shù)據(jù)發(fā)送到內部的LCOS顯示模塊；
[0005]3,LCOS顯示模塊收到灰度數(shù)據(jù)后，將其轉換為相應的電信號以驅動LCOS屏，將灰度圖顯示在LCOS屏上。當LCOS屏上顯示特定的灰度圖像時，由于LCOS的光柵衍射效應，可以實現(xiàn)特定波長的光到特定端口的切換，待灰度圖顯示穩(wěn)定后，即實現(xiàn)了該次端口切換。
[0006]上述流程中，波長選擇開關的切換時間可以定義為:從波長選擇開關收到切換指令到灰度圖穩(wěn)定顯示，視為完成切換操作的總切換時間t ;包括計算出灰度數(shù)據(jù)所需的運算時間h，將灰度數(shù)據(jù)發(fā)送到LCOS顯示模塊所需的數(shù)據(jù)傳輸時間t2，以及LCOS顯示模塊從接收到數(shù)據(jù)到LCOS屏圖像穩(wěn)定顯示所需的顯示響應時間t3，因此總切換時間t = t1+t2+t3o
[0007]由于實現(xiàn)切換時，LCOS需要完成從當前灰度圖到下一幅灰度圖的切換過程。在圖像切換過程中，無法保證各波長的光與目標端口的對應關系，光通信業(yè)務處于暫時中斷狀態(tài)。需要等到新的灰度圖在LCOS屏上顯示穩(wěn)定之后，才能實現(xiàn)波長的上下切換，恢復通信業(yè)務。因此，為提高此種波長選擇開關的工作性能，應盡量提高其切換速度。


【發(fā)明內容】

[0008]針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法，能夠提高切換速度，進而提高工作性能。
[0009]為達到以上目的，本發(fā)明采取一種提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法，波長選擇開關包括圖像數(shù)據(jù)生成模塊、圖像發(fā)送模塊、LCOS顯示模塊和LCOS屏，包括步驟:S1.根據(jù)LCOS屏上每列像素對應唯一的波長，選取波長選擇開關所需工作范圍的波長端值對應的列數(shù)，確定有效區(qū)域的左右邊界；S2.通過激光源向波長選擇開關輸入其工作范圍內的某個波長的光，計算出將該波長的光切換到某個端口處所需的原始灰度數(shù)據(jù)，將灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，記錄該時刻該端口的輸出光功率，依次將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏上端起N行像素點的數(shù)值變?yōu)?，將每次新生成的灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，同時監(jiān)視該端口的輸出光功率，當輸出光功率開始變小時，所在像素行數(shù)的上一行為有效區(qū)域的上邊界；同理，依次將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏底端起N行像素點的數(shù)值變?yōu)?，當輸出光功率開始變小時，所在像素行數(shù)的下一行為有效區(qū)域的下邊界；S3.將有效區(qū)域的左右邊界和上下邊界的值，配置進圖像發(fā)送模塊和圖像數(shù)據(jù)生成模塊中，圖像數(shù)據(jù)生成模塊根據(jù)需求生成只包含對應有效區(qū)域內像素點的灰度數(shù)據(jù)，將其發(fā)送給圖像發(fā)送模塊；S4.圖像發(fā)送模塊通過存儲器來緩存所述灰度數(shù)據(jù)，讀取存儲器中的灰度數(shù)據(jù)并將其發(fā)送給LCOS顯示模塊；S5.LCOS顯示模塊根據(jù)收到的灰度數(shù)據(jù)驅動LCOS屏，將所需灰度圖顯示在有效區(qū)域上。
[0010]在上述技術方案的基礎上，SI中，LCOS波長選擇開關中，LCOS屏上每列像素均與一個唯一的波長相對應。
[0011]在上述技術方案的基礎上，S2中，將激光源接到LCOS波長選擇開關的公共端，并在某個端口處連接用來監(jiān)測輸出光功率的光功率計。
[0012]在上述技術方案的基礎上，S2中，先將N取值I，將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏上端起I行像素的灰度數(shù)據(jù)變?yōu)?，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，同時監(jiān)視端口的輸出光功率，然后再將N取值2，將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏上端起2行像素的灰度數(shù)據(jù)變?yōu)?，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，以此類推，當監(jiān)測到的輸出光功率開始變小時，N所在的像素行數(shù)的上一行，為有效區(qū)域的上邊界。
[0013]在上述技術方案的基礎上，S2中，先將N取值I，將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏下端起I行像素的灰度數(shù)據(jù)變?yōu)?，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，同時監(jiān)視端口的輸出光功率，然后再將N取值2，將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏下端起2行像素的灰度數(shù)據(jù)變?yōu)?，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，以此類推，當輸出光功率開始變小時，N所在的像素行數(shù)的下一行，為有效區(qū)域的下邊界。
[0014]在上述技術方案的基礎上，S4中，存儲器內緩存有對應于LCOS屏上所有像素點的灰度數(shù)據(jù)，每次切換時，僅更新對應于有效區(qū)域內像素點的灰度數(shù)據(jù)，對應于有效區(qū)域之外的像素點的地址處存放的灰度數(shù)據(jù)均置為O。
[0015]在上述技術方案的基礎上，SI中，LCOS波長選擇開關工作范圍的波長端值，分別為LCOS屏上由左邊起的第Na+Ι列和第Nb-1列，則Na為有效區(qū)域左邊界，Nb為有效區(qū)域右邊界。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:通過測量確定LCOS屏上一個有效區(qū)域，將待顯示圖像的灰度數(shù)據(jù)發(fā)送至LCOS屏時，每次只更新有效區(qū)域像素對應的灰度數(shù)據(jù)，相比更新整個LCOS屏對應的灰度數(shù)據(jù)而言，減少了灰度數(shù)據(jù)的傳輸時間t2，進而提高了 LCOS波長選擇開關切換速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明LCOS屏上有效區(qū)域的示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明灰度數(shù)據(jù)發(fā)送到LCOS屏的示意圖。

【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020]本發(fā)明中提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法，基于LCOS波長選擇開關，波長選擇開關包括圖像數(shù)據(jù)生成模塊、圖像發(fā)送模塊、LCOS顯示模塊和LCOS屏，該方法的具體步驟如下:
[0021]S1.一個LCOS波長選擇開關在LCOS屏上顯示灰度圖時，LCOS屏上每列像素所對應的波長是唯一且確定的，各波長分別與LCOS屏上每列像素對應。因此，能夠根據(jù)所需工作范圍的波長端值在LCOS屏上對應的列數(shù)，確定有效區(qū)域的左右邊界。如圖1所示，LCOS屏左起第Na+Ι列和第Nb-1列的像素分別對應波長范圍的兩個端值，則Na為有效區(qū)域左邊界，Nb為有效區(qū)域右邊界。
[0022]S2.測量確定有效區(qū)域的上下邊界，首先將激光源接到LCOS波長選擇開關的公共端，在某個端口處連接一個光功率計，用來監(jiān)測輸出光功率。用激光源發(fā)出其工作范圍內的某個波長(例如1550nm)的光，計算出將該波長的光切換到該端口處所需的原始灰度數(shù)據(jù)(其中包含了對應于LCOS屏上每個像素點的灰度數(shù)據(jù))，然后將灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，記錄下此時該端口的輸出光功率。依次將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏上端起N行像素點的數(shù)值變?yōu)?，將每次新生成的灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，同時監(jiān)視該端口的輸出光功率。
[0023]具體為:先將N取值I，將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏中上端起第I行像素的灰度數(shù)據(jù)變?yōu)?，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，同時監(jiān)視端口的輸出光功率；然后再將N取值2，將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏中上端起第2行像素的灰度數(shù)據(jù)變?yōu)镺，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，以此類推，當測得端口的輸出光功率開始變小時，N所在的像素行數(shù)的上一行，為有效區(qū)域的上邊界值，即圖1中Ne。同理，依次將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏下端起I行像素的灰度數(shù)據(jù)變?yōu)?，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，同時監(jiān)視端口的輸出光功率；然后再將N取值2，將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏下端起2行數(shù)據(jù)均變?yōu)?，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，以此類推，當輸出光功率開始變小時，N所在的像素行數(shù)的下一行，為有效區(qū)域的下邊界，即圖1中Nd，圖1中黑色部分為有效區(qū)域。
[0024]S3.將有效區(qū)域的左右邊界和上下邊界的值，配置進圖像發(fā)送模塊和圖像數(shù)據(jù)生成模塊。如圖2所示，波長選擇開關在接收到切換端口的指令后，圖像數(shù)據(jù)生成模塊根據(jù)需求生成只包含對應有效區(qū)域內像素點的灰度數(shù)據(jù)，再將其發(fā)送給圖像發(fā)送模塊。此時發(fā)送的灰度數(shù)據(jù)只包含對應LCOS屏中有效區(qū)域內像素點的灰度數(shù)據(jù)。
[0025]S4.圖像發(fā)送模塊接收到灰度數(shù)據(jù)后，根據(jù)S3中配置好的上下左右邊界值，將每個灰度數(shù)據(jù)緩存到一個存儲器中的對應地址處。存儲器內緩存有對應于LCOS屏上所有像素點的灰度數(shù)據(jù)，每次切換時，僅更新對應于有效區(qū)域內像素點的灰度數(shù)據(jù)，對應于有效區(qū)域之外的像素點的地址處存放的灰度數(shù)據(jù)均置為O。圖像發(fā)送模塊讀取存儲器內的灰度數(shù)據(jù)，并將其按照LCOS顯示模塊需要的格式發(fā)送給顯示模塊。
[0026]S5.LCOS顯示模塊收到對應全部像素點的灰度數(shù)據(jù)后，驅動LCOS屏顯示灰度圖像，且顯示的灰度圖像不超過有效區(qū)域。
[0027]本發(fā)明所述的LCOS波長選擇開關，即為基于LCOS的波長選擇開關，LCOS屏上每一列像素均對應于一個固定的波長。上述步驟的基本原理為:每列像素對應唯一的波長，通過改變該列像素每個像素點的相位，就能控制該列像素對應波長的光的偏轉角度，從而可以控制該波長的光從任意輸出端口輸出。LCOS波長選擇開關并不需要具備全波段波長選擇的能力，只需要對某個波長范圍的光實現(xiàn)端口切換功能，此范圍外的波長對應的列中的像素對波長選擇開關性能的影響可以忽略不計。對于每一列中的每個像素而言，隨著與光斑中心距離的增大，其對波長選擇開關性能的影響就越小，一定距離之外的像素對性能的影響可以忽略不計。
[0028]因此，可以通過測量來確定一個LCOS屏上的區(qū)域，將該區(qū)域稱為有效區(qū)域，此區(qū)域外的像素對LCOS波長選擇開關的性能幾乎沒有影響?？梢酝ㄟ^一個圖像發(fā)送模塊來控制灰度數(shù)據(jù)從控制軟件到LCOS顯示模塊之間的傳輸，每次只更新有效區(qū)域內像素點對應的灰度數(shù)據(jù)，而不是LCOS屏所有像素點的灰度數(shù)據(jù)。有效區(qū)域的面積一般只占LCOS屏的一小部分，所需更新的灰度數(shù)據(jù)相對于整幅灰度數(shù)據(jù)也就只占一小部分，這樣就可以減少灰度數(shù)據(jù)的傳輸時間t2，進而提高波長選擇開關的切換速度。
[0029]以1920*1080像素的LCOS屏為例，其像素共有1080行1920列，整幅圖像共有2073600個像素點對應的灰度數(shù)據(jù)，在本實施例中按照逐行方式存儲在DDR存儲器中。設有效區(qū)域上邊界值為Ne，下邊界值為Nd，左邊界值為Na，右邊界值為Nb，則每次接收到控制軟件發(fā)送來的灰度數(shù)據(jù)之后，將其按順序分為(Nd-Nc-1)個組，每組有(Nb-Na-1)個數(shù)據(jù)。將第η組數(shù)據(jù)按順序逐個存放到第1920*(n+Nc)+Na+l至1920* (n+Na)+Nb-1個存儲地址中。這樣只需傳輸(Nd-Nc-1)*(Nb-Na-1)個數(shù)據(jù)，大大減少了圖像數(shù)據(jù)傳輸時間，提高了波長選擇開關的切換速度。
[0030]本發(fā)明不局限于上述實施方式，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
【權利要求】
1.一種提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法，波長選擇開關包括圖像數(shù)據(jù)生成模塊、圖像發(fā)送模塊、LCOS顯示模塊和LCOS屏，其特征在于，包括步驟: 51.根據(jù)LCOS屏上每列像素對應唯一的波長，選取波長選擇開關所需工作范圍的波長端值對應的列數(shù)，確定有效區(qū)域的左右邊界； 52.通過激光源向波長選擇開關輸入其工作范圍內的某個波長的光，計算出將該波長的光切換到某個端口處所需的原始灰度數(shù)據(jù)，將灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，記錄該時刻該端口的輸出光功率，依次將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏上端起N行像素點的數(shù)值變?yōu)?，將每次新生成的灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，同時監(jiān)視該端口的輸出光功率，當輸出光功率開始變小時，所在像素行數(shù)的上一行為有效區(qū)域的上邊界；同理，依次將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏底端起N行像素點的數(shù)值變?yōu)?，當輸出光功率開始變小時，所在像素行數(shù)的下一行為有效區(qū)域的下邊界； 53.將有效區(qū)域的左右邊界和上下邊界的值，配置進圖像發(fā)送模塊和圖像數(shù)據(jù)生成模塊中，圖像數(shù)據(jù)生成模塊根據(jù)需求生成只包含對應有效區(qū)域內像素點的灰度數(shù)據(jù)，將其發(fā)送給圖像發(fā)送模塊； 54.圖像發(fā)送模塊通過存儲器來緩存所述灰度數(shù)據(jù)，讀取存儲器中的灰度數(shù)據(jù)并將其發(fā)送給LCOS顯示模塊； 55.LCOS顯示模塊根據(jù)收到的灰度數(shù)據(jù)驅動LCOS屏，將所需灰度圖顯示在有效區(qū)域上。
2.如權利要求1所述的提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法，其特征在于:S1中，LCOS波長選擇開關中，LCOS屏上每列像素均與一個唯一的波長相對應。
3.如權利要求1所述的提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法，其特征在于:S2中，將激光源接到LCOS波長選擇開關的公共端，并在某個端口處連接用來監(jiān)測輸出光功率的光功率計。
4.如權利要求1所述的提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法，其特征在于:S2中，先將N取值I，將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏上端起I行像素的灰度數(shù)據(jù)變?yōu)?，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，同時監(jiān)視端口的輸出光功率，然后再將N取值2，將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏上端起2行像素的灰度數(shù)據(jù)變?yōu)?，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，以此類推，當監(jiān)測到的輸出光功率開始變小時，N所在的像素行數(shù)的上一行，為有效區(qū)域的上邊界。
5.如權利要求1所述的提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法，其特征在于:S2中，先將N取值I，將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏下端起I行像素的灰度數(shù)據(jù)變?yōu)?，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，同時監(jiān)視端口的輸出光功率，然后再將N取值2，將原始灰度數(shù)據(jù)中對應LCOS屏下端起2行像素的灰度數(shù)據(jù)變?yōu)?，再將此灰度數(shù)據(jù)寫入LCOS顯示模塊，以此類推，當輸出光功率開始變小時，N所在的像素行數(shù)的下一行，為有效區(qū)域的下邊界。
6.如權利要求1所述的提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法，其特征在于:S4中，存儲器內緩存有對應于LCOS屏上所有像素點的灰度數(shù)據(jù)，每次切換時，僅更新對應于有效區(qū)域內像素點的灰度數(shù)據(jù)，對應于有效區(qū)域之外的像素點的地址處存放的灰度數(shù)據(jù)均置為O。
7.如權利要求1所述的提高LCOS波長選擇開關切換速度的方法，其特征在于:S1中，LCOS波長選擇開關工作范圍的波長端值，分別為LCOS屏上由左邊起的第Na+Ι列和第Nb-1列，則Na為有效區(qū)域左邊界，Nb為有效區(qū)域右邊界。
【文檔編號】G09G3/36GK104485076SQ201410765084
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權日:2014年12月11日
【發(fā)明者】孟令恒, 謝德權, 劉子晨, 尤全, 江風, 楊奇 申請人:武漢郵電科學研究院