一种提高lcos波长选择开关切换速度的方法
【专利摘要】一种提高LCOS波长选择开关切换速度的方法，涉及波长选择开关领域，包括：通过测量确定一个LCOS屏上的有效区域，此区域外像素点的灰度不影响波长选择开关的性能，波长选择开关进行端口切换时生成只包含对应有效区域内像素点的灰度数据，仅更新缓存数据的存储器内对应有效区域内像素点的地址处的灰度数据，读取存储器中的灰度数据并将其发送给LCOS显示模块以将所需灰度图显示在有效区域上，本发明能够提高切换速度，进而提高工作性能。
【专利说明】一种提高LCOS波长选择开关切换速度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及波长选择开关领域，具体涉及一种提高LCOS波长选择开关切换速度的方法。
【背景技术】
[0002]波长选择开关是用来实现动态可重构光分插复用的新一代技术，具有网状架构，能支持任意端口波长任意上下的功能。基于LC0S(Liquid Crystal On Silicon，娃基液晶)的波长选择开关的切换流程为:
[0003]1、波长选择开关接收到切换端口的指令后，计算出需要显示到LCOS屏上的灰度数据；
[0004]2、波长选择开关将灰度数据发送到内部的LCOS显示模块；
[0005]3,LCOS显示模块收到灰度数据后，将其转换为相应的电信号以驱动LCOS屏，将灰度图显示在LCOS屏上。当LCOS屏上显示特定的灰度图像时，由于LCOS的光栅衍射效应，可以实现特定波长的光到特定端口的切换，待灰度图显示稳定后，即实现了该次端口切换。
[0006]上述流程中，波长选择开关的切换时间可以定义为:从波长选择开关收到切换指令到灰度图稳定显示，视为完成切换操作的总切换时间t ;包括计算出灰度数据所需的运算时间h，将灰度数据发送到LCOS显示模块所需的数据传输时间t2，以及LCOS显示模块从接收到数据到LCOS屏图像稳定显示所需的显示响应时间t3，因此总切换时间t = t1+t2+t3o
[0007]由于实现切换时，LCOS需要完成从当前灰度图到下一幅灰度图的切换过程。在图像切换过程中，无法保证各波长的光与目标端口的对应关系，光通信业务处于暂时中断状态。需要等到新的灰度图在LCOS屏上显示稳定之后，才能实现波长的上下切换，恢复通信业务。因此，为提高此种波长选择开关的工作性能，应尽量提高其切换速度。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种提高LCOS波长选择开关切换速度的方法，能够提高切换速度，进而提高工作性能。
[0009]为达到以上目的，本发明采取一种提高LCOS波长选择开关切换速度的方法，波长选择开关包括图像数据生成模块、图像发送模块、LCOS显示模块和LCOS屏，包括步骤:S1.根据LCOS屏上每列像素对应唯一的波长，选取波长选择开关所需工作范围的波长端值对应的列数，确定有效区域的左右边界；S2.通过激光源向波长选择开关输入其工作范围内的某个波长的光，计算出将该波长的光切换到某个端口处所需的原始灰度数据，将灰度数据写入LCOS显示模块，记录该时刻该端口的输出光功率，依次将原始灰度数据中对应LCOS屏上端起N行像素点的数值变为0，将每次新生成的灰度数据写入LCOS显示模块，同时监视该端口的输出光功率，当输出光功率开始变小时，所在像素行数的上一行为有效区域的上边界；同理，依次将原始灰度数据中对应LCOS屏底端起N行像素点的数值变为0，当输出光功率开始变小时，所在像素行数的下一行为有效区域的下边界；S3.将有效区域的左右边界和上下边界的值，配置进图像发送模块和图像数据生成模块中，图像数据生成模块根据需求生成只包含对应有效区域内像素点的灰度数据，将其发送给图像发送模块；S4.图像发送模块通过存储器来缓存所述灰度数据，读取存储器中的灰度数据并将其发送给LCOS显示模块；S5.LCOS显示模块根据收到的灰度数据驱动LCOS屏，将所需灰度图显示在有效区域上。
[0010]在上述技术方案的基础上，SI中，LCOS波长选择开关中，LCOS屏上每列像素均与一个唯一的波长相对应。
[0011]在上述技术方案的基础上，S2中，将激光源接到LCOS波长选择开关的公共端，并在某个端口处连接用来监测输出光功率的光功率计。
[0012]在上述技术方案的基础上，S2中，先将N取值I，将原始灰度数据中对应LCOS屏上端起I行像素的灰度数据变为0，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，同时监视端口的输出光功率，然后再将N取值2，将原始灰度数据中对应LCOS屏上端起2行像素的灰度数据变为0，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，以此类推，当监测到的输出光功率开始变小时，N所在的像素行数的上一行，为有效区域的上边界。
[0013]在上述技术方案的基础上，S2中，先将N取值I，将原始灰度数据中对应LCOS屏下端起I行像素的灰度数据变为0，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，同时监视端口的输出光功率，然后再将N取值2，将原始灰度数据中对应LCOS屏下端起2行像素的灰度数据变为0，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，以此类推，当输出光功率开始变小时，N所在的像素行数的下一行，为有效区域的下边界。
[0014]在上述技术方案的基础上，S4中，存储器内缓存有对应于LCOS屏上所有像素点的灰度数据，每次切换时，仅更新对应于有效区域内像素点的灰度数据，对应于有效区域之外的像素点的地址处存放的灰度数据均置为O。
[0015]在上述技术方案的基础上，SI中，LCOS波长选择开关工作范围的波长端值，分别为LCOS屏上由左边起的第Na+Ι列和第Nb-1列，则Na为有效区域左边界，Nb为有效区域右边界。
[0016]本发明的有益效果在于:通过测量确定LCOS屏上一个有效区域，将待显示图像的灰度数据发送至LCOS屏时，每次只更新有效区域像素对应的灰度数据，相比更新整个LCOS屏对应的灰度数据而言，减少了灰度数据的传输时间t2，进而提高了 LCOS波长选择开关切换速度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明LCOS屏上有效区域的示意图；
[0018]图2为本发明灰度数据发送到LCOS屏的示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0020]本发明中提高LCOS波长选择开关切换速度的方法，基于LCOS波长选择开关，波长选择开关包括图像数据生成模块、图像发送模块、LCOS显示模块和LCOS屏，该方法的具体步骤如下:
[0021]S1.一个LCOS波长选择开关在LCOS屏上显示灰度图时，LCOS屏上每列像素所对应的波长是唯一且确定的，各波长分别与LCOS屏上每列像素对应。因此，能够根据所需工作范围的波长端值在LCOS屏上对应的列数，确定有效区域的左右边界。如图1所示，LCOS屏左起第Na+Ι列和第Nb-1列的像素分别对应波长范围的两个端值，则Na为有效区域左边界，Nb为有效区域右边界。
[0022]S2.测量确定有效区域的上下边界，首先将激光源接到LCOS波长选择开关的公共端，在某个端口处连接一个光功率计，用来监测输出光功率。用激光源发出其工作范围内的某个波长(例如1550nm)的光，计算出将该波长的光切换到该端口处所需的原始灰度数据(其中包含了对应于LCOS屏上每个像素点的灰度数据)，然后将灰度数据写入LCOS显示模块，记录下此时该端口的输出光功率。依次将原始灰度数据中对应LCOS屏上端起N行像素点的数值变为0，将每次新生成的灰度数据写入LCOS显示模块，同时监视该端口的输出光功率。
[0023]具体为:先将N取值I，将原始灰度数据中对应LCOS屏中上端起第I行像素的灰度数据变为0，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，同时监视端口的输出光功率；然后再将N取值2，将原始灰度数据中对应LCOS屏中上端起第2行像素的灰度数据变为O，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，以此类推，当测得端口的输出光功率开始变小时，N所在的像素行数的上一行，为有效区域的上边界值，即图1中Ne。同理，依次将原始灰度数据中对应LCOS屏下端起I行像素的灰度数据变为0，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，同时监视端口的输出光功率；然后再将N取值2，将原始灰度数据中对应LCOS屏下端起2行数据均变为0，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，以此类推，当输出光功率开始变小时，N所在的像素行数的下一行，为有效区域的下边界，即图1中Nd，图1中黑色部分为有效区域。
[0024]S3.将有效区域的左右边界和上下边界的值，配置进图像发送模块和图像数据生成模块。如图2所示，波长选择开关在接收到切换端口的指令后，图像数据生成模块根据需求生成只包含对应有效区域内像素点的灰度数据，再将其发送给图像发送模块。此时发送的灰度数据只包含对应LCOS屏中有效区域内像素点的灰度数据。
[0025]S4.图像发送模块接收到灰度数据后，根据S3中配置好的上下左右边界值，将每个灰度数据缓存到一个存储器中的对应地址处。存储器内缓存有对应于LCOS屏上所有像素点的灰度数据，每次切换时，仅更新对应于有效区域内像素点的灰度数据，对应于有效区域之外的像素点的地址处存放的灰度数据均置为O。图像发送模块读取存储器内的灰度数据，并将其按照LCOS显示模块需要的格式发送给显示模块。
[0026]S5.LCOS显示模块收到对应全部像素点的灰度数据后，驱动LCOS屏显示灰度图像，且显示的灰度图像不超过有效区域。
[0027]本发明所述的LCOS波长选择开关，即为基于LCOS的波长选择开关，LCOS屏上每一列像素均对应于一个固定的波长。上述步骤的基本原理为:每列像素对应唯一的波长，通过改变该列像素每个像素点的相位，就能控制该列像素对应波长的光的偏转角度，从而可以控制该波长的光从任意输出端口输出。LCOS波长选择开关并不需要具备全波段波长选择的能力，只需要对某个波长范围的光实现端口切换功能，此范围外的波长对应的列中的像素对波长选择开关性能的影响可以忽略不计。对于每一列中的每个像素而言，随着与光斑中心距离的增大，其对波长选择开关性能的影响就越小，一定距离之外的像素对性能的影响可以忽略不计。
[0028]因此，可以通过测量来确定一个LCOS屏上的区域，将该区域称为有效区域，此区域外的像素对LCOS波长选择开关的性能几乎没有影响。可以通过一个图像发送模块来控制灰度数据从控制软件到LCOS显示模块之间的传输，每次只更新有效区域内像素点对应的灰度数据，而不是LCOS屏所有像素点的灰度数据。有效区域的面积一般只占LCOS屏的一小部分，所需更新的灰度数据相对于整幅灰度数据也就只占一小部分，这样就可以减少灰度数据的传输时间t2，进而提高波长选择开关的切换速度。
[0029]以1920*1080像素的LCOS屏为例，其像素共有1080行1920列，整幅图像共有2073600个像素点对应的灰度数据，在本实施例中按照逐行方式存储在DDR存储器中。设有效区域上边界值为Ne，下边界值为Nd，左边界值为Na，右边界值为Nb，则每次接收到控制软件发送来的灰度数据之后，将其按顺序分为(Nd-Nc-1)个组，每组有(Nb-Na-1)个数据。将第η组数据按顺序逐个存放到第1920*(n+Nc)+Na+l至1920* (n+Na)+Nb-1个存储地址中。这样只需传输(Nd-Nc-1)*(Nb-Na-1)个数据，大大减少了图像数据传输时间，提高了波长选择开关的切换速度。
[0030]本发明不局限于上述实施方式，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种提高LCOS波长选择开关切换速度的方法，波长选择开关包括图像数据生成模块、图像发送模块、LCOS显示模块和LCOS屏，其特征在于，包括步骤: 51.根据LCOS屏上每列像素对应唯一的波长，选取波长选择开关所需工作范围的波长端值对应的列数，确定有效区域的左右边界； 52.通过激光源向波长选择开关输入其工作范围内的某个波长的光，计算出将该波长的光切换到某个端口处所需的原始灰度数据，将灰度数据写入LCOS显示模块，记录该时刻该端口的输出光功率，依次将原始灰度数据中对应LCOS屏上端起N行像素点的数值变为0，将每次新生成的灰度数据写入LCOS显示模块，同时监视该端口的输出光功率，当输出光功率开始变小时，所在像素行数的上一行为有效区域的上边界；同理，依次将原始灰度数据中对应LCOS屏底端起N行像素点的数值变为0，当输出光功率开始变小时，所在像素行数的下一行为有效区域的下边界； 53.将有效区域的左右边界和上下边界的值，配置进图像发送模块和图像数据生成模块中，图像数据生成模块根据需求生成只包含对应有效区域内像素点的灰度数据，将其发送给图像发送模块； 54.图像发送模块通过存储器来缓存所述灰度数据，读取存储器中的灰度数据并将其发送给LCOS显示模块； 55.LCOS显示模块根据收到的灰度数据驱动LCOS屏，将所需灰度图显示在有效区域上。
2.如权利要求1所述的提高LCOS波长选择开关切换速度的方法，其特征在于:S1中，LCOS波长选择开关中，LCOS屏上每列像素均与一个唯一的波长相对应。
3.如权利要求1所述的提高LCOS波长选择开关切换速度的方法，其特征在于:S2中，将激光源接到LCOS波长选择开关的公共端，并在某个端口处连接用来监测输出光功率的光功率计。
4.如权利要求1所述的提高LCOS波长选择开关切换速度的方法，其特征在于:S2中，先将N取值I，将原始灰度数据中对应LCOS屏上端起I行像素的灰度数据变为0，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，同时监视端口的输出光功率，然后再将N取值2，将原始灰度数据中对应LCOS屏上端起2行像素的灰度数据变为0，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，以此类推，当监测到的输出光功率开始变小时，N所在的像素行数的上一行，为有效区域的上边界。
5.如权利要求1所述的提高LCOS波长选择开关切换速度的方法，其特征在于:S2中，先将N取值I，将原始灰度数据中对应LCOS屏下端起I行像素的灰度数据变为0，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，同时监视端口的输出光功率，然后再将N取值2，将原始灰度数据中对应LCOS屏下端起2行像素的灰度数据变为0，再将此灰度数据写入LCOS显示模块，以此类推，当输出光功率开始变小时，N所在的像素行数的下一行，为有效区域的下边界。
6.如权利要求1所述的提高LCOS波长选择开关切换速度的方法，其特征在于:S4中，存储器内缓存有对应于LCOS屏上所有像素点的灰度数据，每次切换时，仅更新对应于有效区域内像素点的灰度数据，对应于有效区域之外的像素点的地址处存放的灰度数据均置为O。
7.如权利要求1所述的提高LCOS波长选择开关切换速度的方法，其特征在于:S1中，LCOS波长选择开关工作范围的波长端值，分别为LCOS屏上由左边起的第Na+Ι列和第Nb-1列，则Na为有效区域左边界，Nb为有效区域右边界。
【文档编号】G09G3/36GK104485076SQ201410765084
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】孟令恒, 谢德权, 刘子晨, 尤全, 江风, 杨奇 申请人:武汉邮电科学研究院