(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110666250.9 (22)申请日 2021.06.16 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113435596 A (43)申请公布日 2021.09.24 (73)专利权人 暨南大学 地址 510632 广东省广州市天河区黄埔大 道西601号 (72)发明人 冯元华　田华麟　黄剑文　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 李斌 (51)Int.Cl. G06N 3/12(2006.01) G06F 30/27(2020.01)审查员 王秋平 (54)发明名称 一种基于差分进化的微环谐振波长搜索方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于差分进化的微环谐 振波长搜索方法， 方法包括全局性的粗搜索和局 部的精搜索， 粗搜索和精搜索步骤相同， 初始条 件及退出判断条件不同； 粗搜索和精搜索包括以 下步骤： S1、 初始化种群， 设置种群个体数量并初 始化每个个体对应的加热功率， 采集初始化种群 中所有个体对应的微环直通端输出功率值， 设置 直通端功率阈值； S2、 变异操作产生新的参数； S3、 交叉操作； S4、 采 集种群中所有个体的直通端 功率值； S5、 选 择操作， 比较当前种群与上一代种 群的直通端功率值并选择出最新一代种群； S6、 判断是否满足终止条件。 本发明将 差分进化算法 用于微环谐振腔波长锁定过程中的谐振波长搜 索， 减少了 搜索次数， 提高了 搜索精度和速度。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 113435596 B 2022.07.29 CN 113435596 B 1.一种基于差分进化的微环谐振波长搜索方法， 其特征在于， 包括全局性的粗搜索和 局部的精搜索， 粗搜索和精搜索均采用差分进化算法且步骤相同， 初始条件及退出判断条 件不同； 所述初始条件， 精搜索的搜索范围由粗搜索的结果确定； 所述退出判断条件， 粗搜索的退出条件是判断相邻 两代的直通端功率差值是否大于设 定的阈值Uh1， 精搜索的退 出条件是判断当前代直 通端功率是否小于设定的阈值Uh2； 粗搜索和精搜索包括以下步骤： S1、 初始化种群， 设置种群个体数量并初始化各个个体对应的加热功率， 采集初始化种 群中所有个 体对应的微环直 通端功率 值， 设置直 通端功率阈值； S2、 变异操作产生 新的参数； S3、 交叉操作， 用于增 加干扰参数向量的多样性； S4、 采集种群中所有个 体的直通端功率 值； S5、 选择操作， 比较当前种群与上一代种群的直 通端功率 值并选择 出最新一代种群； S6、 判断是否满足终止条件， 计算所有当前种群与上一代种群的直通端功率值的差值， 若差值大于步骤S1中设置的直 通端功率阈值， 则终止 搜索， 否则跳转到步骤S2。 2.根据权利要求1所述的一种基于差分进化的微环谐振波长搜索方法， 其特征在于， 全 局性的粗搜索， 用于搜索谐振峰值的大概位置， 由于谐振峰功 率低于其他位置， 设置阈值差 从而减少搜索次数； 局部的精搜索， 在找出谐振峰大概位置后， 根据预设的谐振峰宽度在更小的范围内进 行精确搜索， 此时设置阈值差， 从而实现更高精度的搜索。 3.根据权利要求1所述的一种基于差分进化的微环谐振波长搜索方法， 其特征在于， 步 骤S1具体为： 设置种群 个体数量为N， 并初始化 N个个体对应的加热功率P(t,j)； 其中， 加热功率用P表示， P为 微环待测系统的输入； 采集到的微环直 通端输出光功率用U表示， U为 微环待测系统的输出； 采集初始化种群中所有个体的直通端功率值U(1,j)， U(1,j)表示第1代、 第j个个体的直通 端光功率； 设置直通端功率阈值Uh。 4.根据权利要求3所述的一种基于差分进化的微环谐振波长搜索方法， 其特征在于， 步 骤S2具体为： 在当前加热功率种群中随机选取两个不同的成员P(t,x)和P(t,y)进行差值运算， 把得到的 差值加权之后与第 三个随机选取的成员P(t,z)相加， 从而变异出新的种群中的第j个个体加 热功率P(t+1,j)， 其具体计算公式如下： P(t+1,j)＝{P(t,z)+F*[P(t,x)‑P(t,y)]} 其中， 第t+1代种群的个体数量和第t代的数量相同， 新一代种群中所有个体都由上式 计算得到； F是变异算子， 取值范围F∈[0,2]， F决定偏差向量的放大比例， F值增大时， 防止 算法进入局部最优的能力增强， 如果F值过 大， 算法收敛到最优值的速度变慢。 5.根据权利要求4所述的一种基于差分进化的微环谐振波长搜索方法， 其特征在于， 步 骤S3具体 计算方式如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113435596 B 2其中， 下标j表示加热功率种群中第j个个体， rand为取随机数操作， CR为交叉算子， 其 取值范围为CR∈[0,1]， CR控制着实验向量参数选择新变异的加热功率或者是原来的加热 功率， D为变量的维数。 6.根据权利要求5所述的一种基于差分进化的微环谐振波长搜索方法， 其特征在于， 步 骤S4具体为： 采集当前种群中所有个体的直通端功率值， U(t,j)即第t代、 第j个个体的直通端光功率； 直通端功 率采集周期与器件的系统响应速度有关， 由于微环体积 较小， 加热系统的惯性小、 响应速度快， 直 通端功率采集周期采用固定值。 7.根据权利要求6所述的一种基于差分进化的微环谐振波长搜索方法， 其特征在于， 步 骤S5具体为： 比较当前种群与上一代种群的直通端功率值， 若U(t,j)小于U(t‑1,j)， 则接受U(t,j)对应的 加热功率 为新一代加热功率 值P(t+1,j)， 否则保持加热功率 不变。 8.根据权利要求6所述的一种基于差分进化的微环谐振波长搜索方法， 其特征在于， 步 骤S6具体为： 计算所有U(t,j)与U(t‑1,j)的差值， 若该差值大于步骤S1设定的阈值Uh， 则终止搜索， 否则 跳转到步骤S2。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113435596 B 3