本公開涉及用于控制光學編碼器的方法和設備。光學編碼器將復數(shù)編碼到光信號和從光信號解碼復數(shù)，并且使用光電路來執(zhí)行算術。

背景技術：

1、與使用數(shù)字電子器件執(zhí)行數(shù)學運算相比，光計算方法有望在消耗低得多的能量的同時以高得多的速度執(zhí)行類似運算。然而，光計算系統(tǒng)通常被設計為僅與整數(shù)兼容，并且受到帶有現(xiàn)有硬件的數(shù)字接口的限制。提供能夠執(zhí)行更復雜運算的光計算系統(tǒng)將是有益的。

技術實現(xiàn)思路

1、本概述介紹了在具體實施方式中更詳細描述的概念。它不應被用于標識所要求保護的主題的必要特征，也不應被用于限制所要求保護的主題的范圍。

2、本文公開的方法總體上涉及一種用于提供能夠執(zhí)行比現(xiàn)有光計算系統(tǒng)所執(zhí)行的運算復雜得多的運算的改進的光計算系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。隨著光計算系統(tǒng)變得更加復雜，需要解決和補償各種因素和要求，以使得改進的光計算系統(tǒng)能夠可靠和高效地運行。進一步地，期望控制器和控制電路與多個類型的光子器件兼容，使得各個類型的光子器件不需要其自己的定制控制電路。本公開提供了用于解決這些目的的機制。

3、更詳細地，本發(fā)明人已經(jīng)認識到，隨著光計算系統(tǒng)變得更加復雜，例如以便與涉及復數(shù)的計算兼容，光計算系統(tǒng)變得對在光計算系統(tǒng)的部件內(nèi)/上操作的相位變化和相位效應敏感。必須補償這些相位效應以確保所執(zhí)行的計算的準確性。本公開提供了致力于例如可以用作光計算系統(tǒng)的一部分的光學編碼器的控制器的方法和設備，其能夠解決這樣的相位效應。

4、本發(fā)明人還認識到，光子器件類型的陣列可能需要用于光計算系統(tǒng)中。期望控制器和控制電路能夠容易地被調(diào)整以適應不同類型的光子器件。這避免了提供不同的控制器類型來匹配每個可能的光子器件類型的需要。

5、根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種光學編碼器的控制器，該控制器被配置為：接收電子信號，其中，電子信號的值基于復元素；基于與光學編碼器的光子器件相關聯(lián)的相位漂移，接收反饋信號；基于所接收的反饋信號，修改所接收的電子信號，以生成修改的電子信號；以及提供修改的電子信號以調(diào)制光子器件。顯然，可以有多于一個控制器和多于一個光子器件?？刂破骱凸庾悠骷梢砸园匆粚σ坏年P系、一對多的關系或多對一的關系描述的方式一起操作。因此，對“該控制器/控制器”的引用可以被解釋為對“一個或多個控制器”的引用，并且對“該光子器件/光子器件”的引用可以被解釋為對“一個或多個光子器件”的引用。

6、在這個背景下的“復元素”可以被理解為意指復數(shù)或復數(shù)的分量。復數(shù)的分量可以是復數(shù)的實部或虛部，或者可以基于復數(shù)的實部或虛部(例如分量可以是復數(shù)的實部或虛部的模量，或者是復數(shù)的實部或虛部的正值或負值)。

7、以剛剛描述的方式，控制器能夠補償光學編碼器的光子器件的相位漂移。如上所述，這種相位漂移效應可能以其他方式損害光子器件(并且通過擴展，光計算系統(tǒng)整體)用于執(zhí)行準確且可靠的計算和運算的能力。通過接收與相位漂移有關的反饋信號并使用該反饋信號來修改到光子器件的輸入信號，可以建立反饋環(huán)路，在一些布置中，該反饋環(huán)路可以根據(jù)需要連續(xù)地或周期性地更新電子信號。因此，光子器件的任何相位漂移可以被連續(xù)地或周期性地補償，從而確?？煽亢蜏蚀_的計算。

8、反饋信號可以作為經(jīng)由反饋邏輯提供的偏置電壓而被接收。以這種方式，關于光子器件的相位漂移的信息可以由反饋邏輯接收和處理，并且所述反饋邏輯然后可以被配置為以提供給控制器的偏置電壓的形式提供對電子信號的適當校正。以這種方式，可以基于所使用的光子器件的類型以及考慮可能影響對電子信號的期望校正的任何其它要求，根據(jù)需要來調(diào)整反饋邏輯。

9、控制器可以被配置為將所接收的電子信號分割成第一信號分量和第二信號分量。這可以有利地使得第一信號分量和第二信號分量能夠被不同地處理，并且可選地，能夠編碼不同的信息，如將在下面更詳細地描述的。

10、第二信號分量可以是第一信號分量的反相版本。這樣做是為了增加光子器件的動態(tài)操作范圍，并減少來自這些器件的量化噪聲；這又改進了所述光子器件的位精度/準確度/可尋址限制。

11、控制器可以在數(shù)字域或模擬域中反相所分割信號的第二信號分量。例如，在一種布置中，控制器可以包括推挽放大器，該推挽放大器被配置為在模擬域中反相第二信號分量。在另一布置中，控制器可包括反相器，該反相器被配置為在數(shù)字域中反相第二信號分量。如果第二信號分量在數(shù)字域中反相，則可以有利地簡化電路。這是由于在模擬域中反相可能需要另外的電路部件，例如需要推挽放大器。這種推挽放大器可能去除ac耦合或向第二信號分量添加dc偽影，這可能需要使用另外的電路來校正。在數(shù)字域中反相第二信號分量避免了對這種校正和相關聯(lián)部件的需要。然而，反相數(shù)字信號需要兩個數(shù)模轉換器，這可能增加功耗。通過考慮電子電路的總電功率預算來實現(xiàn)設計之間的折衷。

12、控制器可以被配置為接收調(diào)整信號以校正第二信號分量上的dc偏置，并且基于所接收的調(diào)整信號修改第二信號分量以生成修改的第二信號分量。校正dc偏置或校正任何dc偽影有利地確保第二信號分量維持ac耦合。ac耦合導致信號的dc分量或dc偏置被去除，因此信號的分辨率可以增加。當處理高頻信號或當存在大的dc偏置時，這種ac耦合可能是特別有利的。

13、控制器可以被配置為通過調(diào)整第一信號分量和第二信號分量以抵消與光子器件相關聯(lián)的相位漂移來修改所接收的電子信號。這是一種控制器可以補償光子器件的相位漂移的機制。在所分割信號分量的級別進行補償提供了更精細級別的控制、精度和靈活性。例如，第一信號分量可以用于將數(shù)據(jù)信號承載到一個或多個光子器件，而第二信號分量可以用于解釋和校正光子器件的相位漂移效應。在這樣的示例中，第二信號分量然后可以用于根據(jù)需要修改第一信號分量以補償相位漂移。

14、控制器可以被配置為通過調(diào)整第一信號分量和第二信號分量使得它們的擺動電壓跨越光子器件的動態(tài)操作范圍來修改所接收的電子信號。這種調(diào)整有利地使得電壓能夠擺動接近其最大值或軌對軌擺動，同時波形沒有被限幅。這使得能夠減小信號失真并且增加輸出信號的幅度。

15、控制器可以被配置為接收光子器件的動態(tài)操作范圍的指示，并且基于所接收的動態(tài)操作范圍的指示來修改所接收的電子信號。這進一步使得提供給光子器件的信號能夠考慮光子器件的操作參數(shù)和限制，從而最終使得能夠改進控制，并且因此使得能夠更準確和可靠地計算和運算?；诠庾悠骷膭討B(tài)操作范圍來調(diào)整信號還再次使得電壓能夠擺動接近其最大值或軌對軌擺動，同時波形未被限幅，從而再次使得能夠減小信號失真并且增加輸出信號的幅度。

16、控制器可以被配置為放大所接收的電子信號。以這種方式進行的信號放大有利地允許輸出信號具有較高的幅度，而不改變輸入信號的形狀。放大還有助于最小化信號噪聲或干擾的影響。

17、所接收的電子信號可以是數(shù)字電子信號?？刂破骺梢员慌渲脼槭褂脭?shù)模轉換器(digital?to?analogue?converter，dac)來將所接收的(數(shù)字)電子信號轉換為模擬電子信號。

18、控制器可以被配置為ac耦合模擬電子信號以調(diào)整模擬電子信號的dc偏置。校正dc偏置或校正任何dc偽影有利地確保信號維持ac耦合。ac耦合導致信號的dc分量或dc偏置被去除，因此信號的分辨率可以增加。當處理高頻信號或當存在大的dc偏置時，這種ac耦合可能是特別有利的。

19、控制器可以被配置為修改所接收的電子信號以補償由光學編碼器的推挽放大器引起的相位偏移。這使得系統(tǒng)能夠補償待校正的由推挽放大器引起的不期望的相位效應。否則，這種相位效應可能損害光計算系統(tǒng)進行準確和可靠的計算和運算的能力。

20、控制器可以被配置為通過以下來提供修改的電子信號：提供修改的電子信號的第一部分，其中，第一部分快速移動；以及提供修改的電子信號的第二部分，其中，第二部分緩慢移動。在這個背景下，“快速移動”信號描述ac數(shù)據(jù)信號。在這個背景下，“緩慢移動”信號描述緩慢移動dc信號。電路的緩慢移動部件通常可包括dc部件。

21、在一種布置中，快速移動信號可以包括數(shù)據(jù)信號，而緩慢移動信號可以包括校正信號。以這種方式，快速移動信號可快速地將數(shù)據(jù)承載到光子器件，而緩慢移動信號可編碼由所接收的反饋信號促進的校正。然后，可以根據(jù)需要使用緩慢移動信號來修改快速移動信號。這是有益的，因為光子器件的相位漂移緩慢地發(fā)生，并且因此緩慢移動信號足以捕獲和校正這些相位效應。相位漂移只能在它們發(fā)生時被校正，因此快速移動信號將不太適合于校正相位漂移。同時，快速移動信號可以繼續(xù)以快的速率向光子器件傳送數(shù)據(jù)。

22、修改所接收的電子信號可以生成修改的電子信號的第二部分。所接收的電子信號可以是多位信號。所接收的電子信號可以經(jīng)由接口和至少一個緩沖器來接收。接口可以包括數(shù)字輸入和輸出板。

23、根據(jù)本公開的第二方面，提供了一種電子到光學編碼器，包括：如本文所述的控制器和如本文所述的光子器件。光子器件包括調(diào)制器，該調(diào)制器被配置為基于修改的電子信號將第一調(diào)制元素應用于光輸入信號，并且第一調(diào)制元素可操作為將復元素編碼到光輸入信號上以產(chǎn)生編碼的光信號。

24、根據(jù)本公開的第三方面，提供了一種用于由光學編碼器的控制器執(zhí)行的方法，該方法包括：接收電子信號，其中，電子信號的值基于復元素；基于與光學編碼器的光子器件相關聯(lián)的相位漂移，接收反饋信號；基于所接收的反饋信號，修改所接收的電子信號，以生成修改的電子信號；以及提供修改的電子信號以調(diào)制光子器件。

25、本公開總體上涉及能夠執(zhí)行復雜度增加的運算的改進的光計算系統(tǒng)。更具體地，本公開提供了允許光計算系統(tǒng)補償影響系統(tǒng)的部件的相位效應的方法和設備。這些相位效應不會不利地影響更原始的光計算系統(tǒng)，然而，本發(fā)明人已經(jīng)認識到，隨著光計算系統(tǒng)的復雜性增加，必須考慮這些相位效應。補償這些效應確保了由光計算系統(tǒng)執(zhí)行的計算的可靠性和準確性。