一種基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法與裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法與裝置，該方法為：對(duì)陣列波導(dǎo)器進(jìn)行初始尋光；基于粒子群算法—數(shù)學(xué)優(yōu)化尋找峰值位置，加入自適應(yīng)變化慣性權(quán)重并進(jìn)行仿真分析；采用有限測(cè)量光功率值并進(jìn)行優(yōu)化迭代；通過(guò)優(yōu)化迭代找到實(shí)際峰值位置；該裝置包括：CCD系統(tǒng)模塊、激光光源、第一定位模塊、第二定位模塊、波導(dǎo)芯片、第一陣列光纖、第二陣列光纖、光功率檢測(cè)模塊、控制系統(tǒng)及對(duì)準(zhǔn)耦合算法模塊；本發(fā)明基于粒子群算法只需通過(guò)較少的迭代次數(shù)即可找到峰值點(diǎn)，提高了搜索效率；在尋優(yōu)過(guò)程中不涉及人為權(quán)限設(shè)定，解決了現(xiàn)行自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)耦合的不足之處，提高了收斂速度、局部搜索能力和搜索精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法與裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于陣列波導(dǎo)器件領(lǐng)域，尤其涉及一種基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]陣列波導(dǎo)器件是光網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，主要用于光信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳輸。隨著光通信系統(tǒng)的高速發(fā)展，該領(lǐng)域?qū)﹃嚵胁▽?dǎo)器件的需求越來(lái)越大，對(duì)器件的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。但是陣列波導(dǎo)器件較高的成本成為制約光網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的因素之一，陣列波導(dǎo)器件的制造成本主要集中在封裝過(guò)程中，而封裝過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)則是光子器件的耦合與對(duì)準(zhǔn)，所以高效耦合對(duì)準(zhǔn)算法的提出對(duì)集成光子器件的成本降低和質(zhì)量提高有重要意義。
[0003]目前，在陣列波導(dǎo)器件封裝制造業(yè)中，國(guó)內(nèi)廣泛采用的是手動(dòng)工藝來(lái)進(jìn)行陣列波導(dǎo)器件的對(duì)準(zhǔn)耦合。傳統(tǒng)的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法存在對(duì)準(zhǔn)精度低，需要較多的耦合次數(shù)，搜索效率低，波導(dǎo)芯片與陣列光纖的低損耗快速對(duì)準(zhǔn)耦合的自動(dòng)化程度低的問(wèn)題。而自動(dòng)化對(duì)準(zhǔn)的速度快，耦合結(jié)果好，勞動(dòng)力成本較低，是陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合工藝的發(fā)展方向。但全自動(dòng)的陣列波導(dǎo)器件封裝又被少數(shù)幾家國(guó)外企業(yè)壟斷，因此對(duì)陣列波導(dǎo)器件自動(dòng)化對(duì)準(zhǔn)耦合裝置及算法的研究可以有效的打破國(guó)外壟斷，降低陣列波導(dǎo)器件的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法與裝置，旨在解決傳統(tǒng)的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法存在對(duì)準(zhǔn)精度低，需要較多的耦合次數(shù)，搜素效率低，波導(dǎo)芯片與陣列光纖的低損耗快速對(duì)準(zhǔn)耦合的自動(dòng)化程度低的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法，該基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法包括:
[0006]步驟一:對(duì)陣列波導(dǎo)器進(jìn)行初始尋光；
[0007]步驟二:基于粒子群算法一數(shù)學(xué)優(yōu)化尋找峰值位置，加入自適應(yīng)變化慣性權(quán)重并進(jìn)行仿真分析；
[0008]步驟三:采用有限測(cè)量光功率值并進(jìn)行優(yōu)化迭代；
[0009]步驟四:通過(guò)優(yōu)化迭代找到實(shí)際峰值位置。
[0010]進(jìn)一步，該基于粒子群算法尋找峰值的方法為初始化粒子群體，初始化完成后通過(guò)計(jì)算各粒子的適應(yīng)度來(lái)更新粒子的位置和速度，當(dāng)搜索目標(biāo)符合閥值要求之后，搜索終止。
[0011 ] 進(jìn)一步，可以用改進(jìn)粒子群算法代替粒子群算法，改進(jìn)粒子群算法是采用弓I入交叉機(jī)制的雜交PSO模型與自適應(yīng)變化慣性權(quán)重相結(jié)合的粒子群算法，雜交PSO模型把選擇機(jī)制引入基本粒子群算法中，對(duì)每一次迭代產(chǎn)生的新粒子根據(jù)適應(yīng)度進(jìn)行選擇，以適應(yīng)度高的部分粒子取代適應(yīng)度低的部分粒子。
[0012]進(jìn)一步，交叉機(jī)制類(lèi)似于遺傳算法中的交叉遺傳，以交叉概率選擇待交叉粒子，兩兩組合交叉操作之后產(chǎn)生新粒子，新粒子的位置和速度矢量如下式所示:
【權(quán)利要求】
1.一種基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法，其特征在于，該基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法包括: 步驟一:對(duì)陣列波導(dǎo)器進(jìn)行初始尋光； 步驟二:基于粒子群算法一數(shù)學(xué)優(yōu)化尋找峰值位置，加入自適應(yīng)變化慣性權(quán)重并進(jìn)行仿真分析； 步驟三:采用有限測(cè)量光功率值并進(jìn)行優(yōu)化迭代； 步驟四:通過(guò)優(yōu)化迭代找到實(shí)際峰值位置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法，其特征在于，該基于粒子群算法尋找峰值的方法為初始化粒子群體，初始化完成后通過(guò)計(jì)算各粒子的適應(yīng)度來(lái)更新粒子的位置和速度，當(dāng)搜索目標(biāo)符合閥值要求之后，搜索終止。
3.如權(quán)利要求1所述的基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法，其特征在于，可以用改進(jìn)粒子群算法代替粒子群算法，改進(jìn)粒子群算法是采用引入交叉機(jī)制的雜交PSO模型與自適應(yīng)變化慣性權(quán)重相結(jié)合的粒子群算法，雜交PSO模型把選擇機(jī)制引入基本粒子群算法中，對(duì)每一次迭代產(chǎn)生的新粒子根據(jù)適應(yīng)度進(jìn)行選擇，以適應(yīng)度高的部分粒子取代適應(yīng)度低的部分粒子。
4.如權(quán)利要求3所述的基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法，其特征在于，交叉機(jī)制類(lèi)似于遺傳算法中的交叉遺傳，以交叉概率選擇待交叉粒子，兩兩組合交叉操作之后產(chǎn)生新粒子，新粒子的位置和速度矢量如下式所示:
5.如權(quán)利要求1所述的基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法，其特征在于，該基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合方法自適應(yīng)變化慣性權(quán)重慣性權(quán)重ω值的大小達(dá)標(biāo)粒子對(duì)當(dāng)前速度的繼承能力，改變慣性權(quán)重值可以控制算法的搜索能力，自適應(yīng)變化慣性權(quán)重慣性權(quán)重ω值的公式

6.一種基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合裝置，其特征在于，該基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合裝置包括:CCD系統(tǒng)模塊、激光光源、第一定位模塊、第二定位模塊、波導(dǎo)芯片、第一陣列光纖、第二陣列光纖、光功率檢測(cè)模塊、控制系統(tǒng)及對(duì)準(zhǔn)耦合算法模塊； 與控制系統(tǒng)及對(duì)準(zhǔn)耦合算法模塊連接，用于對(duì)陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合裝置實(shí)現(xiàn)初始對(duì)準(zhǔn)的CCD系統(tǒng)模塊； 激光光源設(shè)置在第一定位模塊的左側(cè)； 用于安裝輸入光纖、輸出光纖的第一定位模塊和第二定位模塊，分別安裝在控制系統(tǒng)及對(duì)準(zhǔn)耦合算法模塊的左右兩側(cè)； 波導(dǎo)芯片設(shè)置在控制系統(tǒng)及對(duì)準(zhǔn)耦合算法模塊的中間位置； 第一陣列光纖連接激光光源，設(shè)置在第一定位模塊的上面； 用于對(duì)陣列波導(dǎo)器件封裝裝置實(shí)現(xiàn)精密對(duì)準(zhǔn)的光功率檢測(cè)模塊，設(shè)置在第二陣列光纖的右側(cè)；第二陣列光纖連接光功率檢測(cè)模塊，設(shè)置在第二定位模塊的上面；用于對(duì)對(duì)準(zhǔn)耦合裝置進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)及對(duì)準(zhǔn)耦合算法模塊。
7.如權(quán)利要求6所述的基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合裝置，其特征在于，該基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合裝置還包括: 用于安裝輸入光纖、波導(dǎo)芯片和輸出光纖的六軸超精定位模塊； 用于六軸高精度調(diào)整模塊固定的精密光學(xué)夾具模塊。
8.如權(quán)利要求6和7所述的基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合裝置，其特征在于，該基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合裝置對(duì)準(zhǔn)步驟如下: 利用精密夾具將波導(dǎo)芯片固 定，在CCD系統(tǒng)模塊監(jiān)控下移動(dòng)輸入陣列光纖； 激光光源與輸入端第一陣列光纖稱(chēng)合，紅外相機(jī)檢測(cè)波導(dǎo)芯片輸出的光，按照粗對(duì)準(zhǔn)算法加精確對(duì)準(zhǔn)算法的順序移動(dòng)輸入端第一陣列光纖，直至紅外相機(jī)檢測(cè)到N個(gè)規(guī)則的圓形光斑； 在CCD系統(tǒng)模塊的引導(dǎo)下，移動(dòng)輸出端第二陣列光纖至波導(dǎo)芯片，按照粗對(duì)準(zhǔn)算法移動(dòng)輸出端第二陣列光纖，直至檢測(cè)到光功率值，然后按照精確對(duì)準(zhǔn)算法移動(dòng)輸出端第二陣列光纖，直至I或N通道光功率值達(dá)到最大； 按照多通道對(duì)準(zhǔn)方案旋轉(zhuǎn)輸出端第二陣列光纖，直至I和N通道光功率值達(dá)到最佳均衡狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求6所述的基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合裝置，其特征在于，該基于粒子群算法的陣列波導(dǎo)器件對(duì)準(zhǔn)耦合裝置采用的是自動(dòng)化對(duì)準(zhǔn)算法。
【文檔編號(hào)】G02B6/43GK103513350SQ201310467810
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】鄭煜, 段吉安, 王麗軍, 呂文, 李繼攀, 盧勝?gòu)?qiáng) 申請(qǐng)人:中南大學(xué)