用于合成宽带电磁信号的设备和方法

本发明属于光子学和微波工程的领域。其涉及用于合成至少一个宽带电磁信号的设备、系统、方法和计算机程序。特别地，至少一个有目标宽带电磁信号可以是宽带任意电磁信号，其中术语“任意信号”是指在由信号发生器系统所提供的带宽内，无需改变任何硬件配置即可例如由数字信号处理来自由地定义的信号。

背景技术：

1、在光学任意波形生成(oawg)领域中的多个先前工作是已知的。

2、虽然使用离散部件的典型实验应用被限于小于100ghz的带宽，参见例如guan，b.等人的optical spectrally sliced transmitter for high fidelity and bandwidthscalable waveform generation(journal of lightwave technology，34(2)，2016，第737-744页)，但是在geisler等人的demonstration of a flexible bandwidth opticaltransmitter/receiver system scalable to terahertz bandwidths(ieee photonicsjournal 3(6)，2011，1013-1022页)中，推测可以将oawg方案提升到太赫兹带宽。

3、参见上文，使用如geisler等人描述的离散部件的oawg方案的实现方式可以变化，然而，它们通常受到支路电磁信号之间的随机振幅和/或相位波动的影响。当不受监测且不受控制时，这些随机波动可能使期望的信号的合成变形，从而导致低品质的输出。特别地，参见上文在geisler等人中描述的oawg方案基于波分复用(wdm)发射机，其中生成具有重叠频率分量的多个支路光信号，并且随后使用光复用器将其组合成宽带光输出信号。使用基于光纤的装置，其中由于来自环境的热和/或机械影响，支路电磁信号之间的缓慢变化的相移是不可避免的。尽管其在geisler等人的上述文献中被陈述了(参见上文)，但每个频谱切片之间的相位需要对准以供正确地生成期望的波形，但是没有尝试监测或调整支路电磁信号之间的相位。

4、feng等人的rapidly reconfigurable high-fidelity optical arbitrarywaveform generation in heterogeneous photonic integrated circuitsrapidlyreconfigurable high-fidelity optical arbitrary waveform generation inheterogeneous photonic integrated circuits，optics express 8884，第25卷(8)，2017，描述了在多芯片光子模块上实现的oawg的示例。在本文中，作者声明他们已经成功地生成了跨越160ghz频谱带宽的波形。然而，所论述的波形不是真正任意的，并且不能以明确定义的相位跨越160ghz以上的连续频谱。本文中所使用的方案与在多芯片模块上实现的geisler等人的文献(参见上文)中描述的方案相同。以inp技术实现的相位调制器阵列与在si3n4芯片上实现的两个阵列化波导光栅组合。由于使用纯相位调制而不是iq调制，因此由此方案生成的波形不能真正是任意的，因为不能同时调整波形的振幅和相位。由调制器生成的频谱上相邻的信号可以彼此重叠，但是所得到的叠加不能形成明确定义的时域波形，因为经叠加的支路电磁信号的相对振幅和相对相位都不能被有效地控制以补偿底层光子电路中的随机相移。

5、为了从至少两个频带受限的支路电磁信号开始合成超宽带光信号，需要精确地知道所述支路电磁信号叠加所采用的相对振幅和/或相位。使用最先进的oawg(并且特别是像上一段中提到的oawg)的主要限制在于，它们不允许监测和随后控制被组合以生成宽带输出信号的支路电磁信号之间的稳定的振幅和/或相位关系。在没有被配置成跟踪支路电磁信号之间的关系的任何形式的反馈信号的情况下，以可靠的方式跨越在thz范围内的整个带宽生成具有明确定义的频谱相位的特定时域输出波形是不可能的。

6、通常，支路电磁信号的相位可能受到环境影响(诸如，热波动，和/或机械应力的细微改变)的影响。然而，对支路光信号的相位的其它类型的影响也是可能的。作为相位和/或振幅变化的结果，所得到的经叠加的波形可能遭受时变和至少部分随机的减损。在极端情况下，其中这些支路电磁信号中的任一支路电磁信号在与另一信号叠加之前传播通过至少一个光纤或波导，相位变化可以是大约或甚至超过2π弧度，使得所得到的宽带信号将会在很大程度上是随机的，其中提供明确定义的波形将会是不可能的。除了相位变化之外，支路光信号也可能经受振幅变化，这也可能阻碍通过简单叠加来合成明确定义的目标波形。

7、guan binbin等人(optical spectrally sliced transmitter for highfidelity and bandwidth scalable waveform generation，j.lightwave techn.，34(2)，2016，第737-744页)描述了一种单载波光学相干发射器，所述单载波光学相干发射器利用最先进的电驱动器从n个频谱切片合成高保真波形。所述合成技术克服了电子速度瓶颈，并且产生了电带宽的n倍的光波形带宽。使用两个32ghz切片，它们以8.71db的q2因子合成并且在4480km上传输了60-gbd偏振分割复用的正交相移键控(pdm-qpsk)波形。为了演示高保真波形合成，它们生成了60-gbd pdm 16-qam，并且在1x10-2的ber的情况下观察到2.5-db的实施惩罚即实施损失。为了解决可扩展性问题，他们针对使用光子集成电路的发射机开发了相位失配补偿算法。

8、nicolas fontaine等人(dynamic optical arbitrary waveform generationand detection in lnp photonic integrated circuits for tb/s opticalcommunications，optics comm.，284(15)，2011，第3693-3705页)呈现了基于光学频率梳和磷化铟装置的光学任意波形生成(oawg)技术的开发的结果。一种新颖的频谱切片动态oawg方法和具有定制频谱多路复用器和调制器的波形整形器使得能够连续生成访问超过1thz带宽的高保真光学波形。它们示出了两类集成波形整形器的结果，即具有以10ghz间隔的10个通道的100ghz电控装置、和具有以10ghz间隔的100个通道的1thz光控装置。此外，它们还包括来自具有16个通道和40ghz间距的640ghz波形测量装置的结果。

9、ben yoo等人(terahertz information and signal processing by rf-photonics，ieee transactions on terahertz sc.&techn.，2(2)，2012，第167-176页)论述了基于rf-光子技术的thz带宽信息和信号处理。特别地，它们强调rf光子学的集成电路方法，其中可以进行高度稳定的thz带宽信息和信号处理。它们演示了通过光学任意波形生成(oawg)生成thz信号，并且描述了其逆过程，即光学任意波形测量(oawm)。此外，它们论述了一种rf光子晶格滤波器，所述rf光子晶格滤波器可用于光学均衡和其它thz信号处理，从而取代目前无法缩放到thz的传统电子数字信号处理。它们也涵盖了通过集成rf-光子方法进行thz信息和信号处理的未来前景。

10、待解决的问题

11、本发明的目的是提供一种用于合成至少一个宽带电磁信号的设备、系统、方法和计算机程序，所述设备、系统、方法和计算机程序至少部分地克服了现有技术的上述问题。

12、特别地，将会期望提供一种设备、系统、方法和计算机程序，所述设备、系统、方法和计算机程序允许将在其振幅和/或其相位之间具有正确关系的支路电磁信号叠加，以形成明确定义的宽带波形。更特别地，将会期望通过使用所述设备、系统、方法和所述计算机程序以便即使在操作期间也通过以连续方式监测和调整相邻或重叠的支路电磁信号来建立和维持振幅和/或相位之间的正确关系，以在有用的时间间隔内强制执行相对应的操作条件，而不管各种不利因素，诸如制造公差或环境影响。

技术实现思路

1、此问题通过用于合成具有独立权利要求的特征的至少一个目标宽带电磁信号的设备、系统、方法和计算机程序来解决。在从属权利要求和整个说明书中列出了以单独的方式或以任何任意组合实现的优选实施例。

2、在第一方面，本发明涉及一种用于合成至少一个宽带电磁信号、特别是至少一个任意电磁信号的设备。如本文所使用的，术语“任意信号”或“任意波形”分别指电磁信号或电磁信号的波形，其可以自由定义，具体地通过数字信号处理来自由定义，从而具有由至少一个电磁信号发生器所提供的带宽，而不需要在操作期间改变硬件配置。

3、根据本发明，所述设备包括：

4、-至少两个电磁信号发生器，其中所述电磁信号发生器被配置成提供具有至少部分重叠的频谱的至少两个支路电磁信号；

5、-至少一个信号组合元件，其中所述至少一个信号组合元件被配置成将所述至少两个支路电磁信号合并成至少一个经组合的电磁信号；

6、-至少一个信号检测元件，其中所述至少一个信号检测元件被配置成通过检测所述至少一个经组合的电磁信号中的至少一个的至少一部分来生成至少一个检测输出信号；

7、-至少一个控制元件，其中所述至少一个控制元件被配置成从所述至少一个检测输出信号提取关于相对振幅或相对相位中的至少一个的信号信息，所述至少两个支路电磁信号以所述相对振幅或相对相位被合并成所述至少一个经组合的电磁信号；

8、-至少一个致动元件，其中所述至少一个致动元件被配置成基于所述信号信息来修改所述至少两个支路电磁信号中的至少一个支路电磁信号的振幅或相位中的至少一个，

9、其中修改所述至少两个支路电磁信号中的所述至少一个支路电磁信号的振幅或相位中的至少一个被执行以使得所述至少一个经组合的电磁信号中的至少一个对应于所述至少一个目标宽带电磁信号。

10、如本文所使用的，术语“相对振幅”和“相对相位”或其任何语法变型分别指的是振幅关系或相位关系，其中支路电磁信号中的两个被叠加以生成至少一个目标宽带电磁波形。在优选实施例中，时域信号可以通过复值傅里叶变换来描述，其特征在于依赖于频率的频谱振幅和依赖于频率的频谱相位。随后，两个信号的振幅或相位关系可以通过两个信号在不同频率处的复值频谱分量的关系来定义，特别是通过差值或比率来定义；然而，另外的类型的关系也可能是可行的。例如，可以针对在两个信号的频谱重叠区内在公共频率处出现的两个信号的复值频谱分量来确定该关系。在另外的实施例中，所述关系可以是更一般的，并且还可以依赖于频率。具体地，依赖于频率的频谱相位可以被用于表示时域中两个支路信号的相对时间延迟，所述相对时间延迟可由致动元件补偿。在替代实施例中，时域信号可以由相应的复值分析信号来描述，所述复值分析信号可以由用依赖于时间的复值包络调制或相乘的复值连续波载波来表达。随后，两个信号的振幅或相位关系可以通过相对于同一波表示两个信号并通过比较在不同时间或频率处的复值包络的相位和振幅来定义。下面更详细地描述该方法。

11、根据本发明，使用至少两个不同的支路电磁信号的叠加来合成至少一个目标宽带电磁信号。如通常使用的，术语“目标”是指通过使用根据本发明的用于合成至少一个目标宽带电磁信号的设备、系统、方法或计算机程序中的至少一项来生成的至少一个期望的电磁信号。因此，至少一个目标宽带电磁信号对应于：在至少一个目标宽带电磁信号与经组合的电磁信号之间的偏差可以维持在限定阈值以下的方式下，在由至少一个控制元件触发至少一个致动元件以在进入至少一个信号组合元件之前基于所述至少一个检测输出信号来修改所述至少两个支路电磁信号中的至少一个个支路电磁信号的振幅或相位中的至少一项的情况下，由至少一个目标宽带电磁信号生成的经组合的电磁信号。

12、特别地，叠加支路电磁信号的目的可以包括即使当使用频带受限或非任意电磁信号发生器时也增加连续任意信号的带宽，从而能够获得具有ghz范围内、优选thz范围内的带宽的真正任意信号。如通常使用的，术语“thz频率”和“thz范围”分别指超过100ghz的频率或带宽，而术语“thz信号”或“thz波形”分别涉及电磁信号或电磁信号的形式，其带宽在thz范围内。术语“任意波形”或“任意信号”是指具有复值信号频谱的任意依赖于时间的或等效地任意依赖于频率的电磁波形，其可以优选地通过使用傅里叶变换来获得。具体地，任意信号的频谱不应受到依赖于频率的相位和振幅中的不受控制的不连续性的影响，例如，这可能是由于具有不受控制或控制不良的相对相位和/或振幅的有限频带支路的频谱拼接而发生的。

13、为了通过根据本发明的至少两个支路电磁信号的叠加来合成至少一个目标宽带电磁信号，对于所述叠加的至少一个时间点，已知至少两个支路电磁信号的至少一个振幅与至少一个相位之间的至少一种关系。通常，叠加处的至少两个支路电磁信号的性质的误差可能导致至少一个经合成的宽带电磁信号的波形的显著损伤或阻碍目标波形的合成。在至少两个支路电磁信号的叠加期间建立和维持至少两个支路电磁信号相位的至少一个振幅与至少一个相位之间的至少一个关系是具有挑战性的，特别是当用于至少两个支路电磁信号的载波频率高(特别是在光频范围内)时，因为光信号在波导中传播时特别容易发生不想要的相位漂移和振幅变化。如本文中使用的，术语“光学”和“光频范围”是指其波长光谱覆盖光学可见范围(波长400nm≤λ<800nm)的电磁信号，并且此外，可以在波导中引导的任何类型的电磁波，优选uv范围(10nm≤λ<400nm)、红外范围(800nm≤λ<1mm)、thz和毫米波范围(30μm≤λ≤3mm)。优选地，至少两个支路电磁信号和至少一个目标宽带电磁信号中的每一项可以具有在光频范围内、更优选为10nm至3mm、特别是100nm至1mm的波长。

14、由检测单元检测的信号部分可以从至少一个经组合的电磁信号中的任一个导出。具体地，所检测的信号部分可以从与目标宽带电磁信号相对应的经组合的电磁信号导出，或从组合器单元的至少一个输出中的任一个处的任何其它经组合的电磁信号导出。在特定实施例中，从中导出检测输出信号的经组合的电磁信号、和/或检测输出信号本身可以比目标宽带电磁信号窄带得多。例如，如果信号组合单元的传输特性强烈地依赖于频率，则是这种情况——然后可以从经组合的电磁信号的仅包含两个支路电磁信号的重叠区的多个部分的频谱部分来导出检测输出信号。如果检测元件可以被配置成使得检测输出信号可以仅由经组合的电磁信号的一小部分生成，而经组合的电磁信号的不相关部分不被转换到检测输出，优选地通过使用用于光信号的平衡光电探测器，则这可以替代地发生。

15、如本文中呈现的本发明可以特别用于光谱宽带波形的合成。因此，目标电磁信号的带宽可以优选地超过20ghz、40ghz、75ghz、150ghz、200ghz或300ghz。类似地，每个支路电磁信号的带宽可以优选地介于1ghz与500ghz之间、更优选地介于10ghz与200ghz之间、最优选地介于20ghz与150ghz之间。合并到目标宽带电磁信号中的支路电磁信号的数目可以优选地等于或大于2、更优选地等于或大于4、最优选地等于或大于8。对于基于频谱切片的支路电磁信号的实施例，经组合的电磁信号的可以用于生成检测输出信号的部分的带宽可以优选地小于频谱切片的带宽的50％、更优选地小于30％、最优选地小于10％。就绝对的意义而言，对于基于频谱切片的支路电磁信号的实施例，经组合的电磁信号的用于生成检测输出信号的部分的带宽可以优选地介于1mhz与50ghz之间、更优选地介于100mhz与20ghz之间、最优选地介于1ghz与20ghz之间、特别是介于2ghz与10ghz之间。在另外的实施例中，目标电磁信号可以不是通过频谱切片而是通过叠加两个或更多个宽带支路电磁信号来生成的，经组合的电磁信号的可以用于生成检测输出信号的部分的带宽可以与目标电磁信号的带宽相当。与实施例无关，支路电磁信号的可以特别地用于生成检测输出信号的部分的功率可以优选地介于10db与60db之间、更优选地介于15db与40db之间、最优选地介于20db与30db之间、低于相应支路电磁信号的总功率。通常，被配置用于驱动至少一个致动元件的驱动信号的致动带宽可以优选地超过1khz、10khz、100khz、1mhz或10mhz，其中致动元件可以优选地被配置成支持所选择的致动带宽。

16、在优选实施例中，至少两个支路电磁信号的频谱的重叠部分可以包括至少一个参考信号，所述至少一个参考信号可以在信号组合元件中组合这些支路电磁信号时在至少一个目标宽带电磁信号中被抑制。由于设备中使用的元件的不准确性和公差，这种抑制可能是不完全的，从而导致经组合的宽带电磁信号中的残余参考信号。优选地，残余参考信号的功率水平可以优选地比经组合的电磁信号的总功率低10db、20db、30db、40db或50db。

17、为了正确地组合支路电磁信号并维持所生成的宽带电磁波形的高品质，根据本发明，通过使用反馈控制回路来补偿不期望的时变的且至少部分随机的振幅和/或相位偏移。如本文中使用的，术语“振幅偏移”和“相位偏移”或其任何语法变型分别指的是支路电磁信号中的两个之间的非预期或随机的振幅或相位差，其阻止它们在组合器单元中组合以在预期输出端口处生成目标输出信号。通过检测至少一个信号组合元件中的至少一个经组合的信号输出来导出反馈回路的反馈信号。通过检测所述至少一个经组合的电磁信号、特别是所述经组合的电磁信号中的至少一个的至少一部分来提取关于至少一个相对振幅和/或至少一个相对相位的信息，所述支路电磁信号与所述至少一个相对振幅和/或至少一个相对相位叠加以形成所述至少一个经组合的电磁信号。在本文中，信号信息的提取基于支路电磁信号的特性、至少一个信号组合元件的特性和至少一个信号检测元件的特性。通过使用所提取的信号信息，至少一个控制元件可以建立实时反馈控制回路，以便修改支路电磁信号中的至少一个的振幅和/或相位。如本文中使用的，术语“实时”或“实时反馈回路”是指被设计用于在足够短的指定时间内提供响应以维持相对振幅和/或相位之间的预定关系的设备的操作，两个支路电磁信号以所述相对振幅和/或相位组合以形成至少一个经组合的电磁信号。响应时间可以优选地是与导致支路电磁信号的相位和/或振幅误差的变形相关的时间标度的2倍以上、更优选地5倍以上、最优选地10倍以上、小于所述时间标度。对于基于现场可编程门阵列(fpga)的数字信号处理器，响应时间通常介于100ns与100μs之间。通过使用专用集成电路(asic)，可以实现更短的响应时间。如下文更详细的描述的，至少一个致动元件被用于修改至少两个支路电磁信号中的至少一个的振幅和/或相位。

18、如上文提到的，根据本发明的用于合成所述至少一个目标宽带电磁信号的所述设备包括至少两个电磁信号发生器。如本文中使用的，术语“电磁信号发生器”是指一种被配置成生成和提供至少一个支路电磁信号的装置。如本文中进一步使用的，术语“支路电磁信号”是指初始电磁信号，其可以在光频范围内并且被提供为用于由本设备进一步处理的输入信号。此外，所述至少两个电磁信号发生器被选择和操作，使得所得到的两个或更多个支路电磁信号具有至少部分地重叠的频谱。

19、如通常使用的，术语“频谱”是指由相应的电磁信号覆盖的频谱范围。如本文中使用的，术语“频谱重叠”是指观察到两个或更多个单独的支路电磁信号的频谱范围不是不相交的，而是具有由单独的支路电磁信号中的至少两个的频谱范围所包括的共同重叠范围。通常，频谱重叠可以是极小的，并且仅有助于用于提取关于两个或更多个单独的支路电磁信号的相对振幅和/或相对相位的信号信息的可检测信号。作为替代方案，频谱重叠可以是相当大的，使得公共重叠范围覆盖多个单独的支路电磁信号中的至少两个的频谱的至少大部分，这些支路电磁信号在整个重叠范围内干涉以生成至少一个宽带电磁信号。作为另外的替代方案，支路电磁信号可以完全重叠。只要在至少一个信号组合元件中满足关于叠加的振幅和/或相位的条件，至少两个支路电磁信号的叠加就可以用于生成完全任意的信号。

20、通常，所述至少两个电磁信号发生器可以以各种方式实现。在特别涉及光频范围内的信号生成的优选实施例中，可以使用至少一个电光调制器，所述至少一个电光调制器优选地被实现为分立的基于光纤的部件或作为更复杂的光子集成电路(pic)的一部分的集成光学部件。特别地，至少一个电光调制器可以依赖于可以选自二阶非线性有机或无机材料(诸如linbo3或batio3)、或选自inp、gaas、硅光子学、有机材料、硅-有机杂化物(soh)或等离子体-有机杂化物(poh)中的至少一种的技术。具体地，可以使用相位调制器、马赫-曾德尔(mach-zehnder)调制器或iq调制器，其可以由至少一个公共光信号发生器(诸如激光源或频率梳发生器)馈送。电磁信号发生器还可以包括电信号发生器，所述电信号发生器可以被配置成通过使用前述装置中的一个来生成电射频(rf)驱动信号，所述电射频(rf)驱动信号可以通过使用上述设备之一被调制到光波形上、优选地调制到光载波信号。电信号发生器可以通过使用rf信号发生器或电子数模转换器(dac)来实现。然而，其它类型的电磁信号发生器也是可行的。

21、为了提供一种可以被用于驱动由所述电磁信号发生器包括的光学器件的光学信号，所述光学信号发生器尤其可以包括选自单独的连续波(cw)激光源、光学频率梳发生器的光源，其优选地与至少一个光学滤波器组合以选择特定光频音调。所述光学频率梳发生器可以优选地基于锁模激光二极管、量子短线激光器即量子冲刺激光器(quantum-dashlaser)、量子点激光器、具有二阶和/或三阶光学非线性的微谐振器、电光调制器、高度非线性光纤、具有二阶和/或三阶光学非线性的集成波导、或其组合。作为替代方案，可以通过直接地调制所述光源来生成期望的电磁支路电磁信号。也可以想到其它类型的光源和光学或电磁信号发生器。

22、在特定实施例中，可以考虑和补偿所述电磁信号发生器和相关联的信号链的特定特性，具体地，通过经由数字或模拟信号处理技术对电rf驱动信号进行预变形。具体地，预变形可以被配置用于考虑所述电磁信号发生器的特性(诸如发射功率或脉冲形状)，或考虑rf信号发生器或其它rf部件、调制器、传输光纤和/或至少一个信号组合元件的依赖于频率的传递函数，由此保证所述至少一个经组合的电磁信号对应于所述至少一个目标宽带电磁信号。所述预变形还可以补偿信号处理链的非线性损伤，诸如电光调制器的特定传递函数。

23、此外，根据本发明的用于合成所述至少一个目标宽带电磁信号的所述设备包括至少一个信号组合元件。如本文所使用的，术语“信号组合元件”是指一种被配置成将所述至少两个支路电磁信号合并成至少一个经组合的电磁信号的装置。如本文进一步使用的，术语“合并”或其任何语法变型是指尤其是通过(如通过使用所述至少一个信号组合元件而促成的)叠加来组装所述至少两个支路电磁信号，由此获得所述至少一个经组合的电磁信号。为此，所述信号组合元件可以具有被配置成支持实现和维持在所述至少一个信号组合元件的至少一个输出端口处的支路电磁信号的振幅和/或相位的期望性质的所选择的传递性质。

24、至少一个信号组合元件可以基于广泛的技术构思。波导耦合器的至少两个输入端口与至少一个输出端口之间的耦合可以由被配置用于将以可预测方式拆分和/或组合的输入信号的任何结构来实现。在优选实施例中，至少一个信号组合元件在至少两个支路电磁信号的带宽中不表现出任何强频率选择性传递特性。在本文中，术语“非强频率选择性”是指信号组合元件，诸如定向耦合器、分束器、或多模干涉耦合器(mmi)，其不是专门设计成展现依赖于频率的传递特性，但仍可能经受耦合比的不可避免的依赖于频率的变化。在这样的实施例中，任何一对输入端口与输出端口之间的传递函数可以优选地跨越由在相应的输入端口处的支路电磁信号覆盖的频率范围而变化小于6db、更优选地小于3db、最优选地小于1db。在替代实施例中，可以使用具有强频率选择性传递特性的信号组合元件，其中每个输入端口可以具有针对至少一个输出端口的有目的地设计的频带受限的频率响应，所述频带受限的频率响应具有与馈送到相应输入端口的支路电磁信号相比相当的或略大的带宽。这样的实施例的示例包括光学滤波器，例如基于光栅、薄膜、基于波导的装置(诸如阵列波导光栅)、基于波导的谐振器或干涉仪、或其它集成光学电路。在这样的实施例中，至少一个输入端口与一个输出端口之间的传递函数优选地跨越由目标电磁信号覆盖的频率范围而变化大于10db、更优选地大于15db、最优选地大于20db。

25、在优选实施例中，所述至少一个信号组合元件可以具有至少一个第一输出端口和至少一个第二输出端口。在本文中，所述至少一个目标宽带电磁信号可以优选地被提供在所述至少一个第一输出端口处，而所述至少一个信号检测元件可以优选地被连接到至少一个第二输出端口。

26、在另外的优选实施例中，所述至少一个信号组合元件可以包括光子集成电路(pic)。所述光子集成电路可以基于玻璃基波导结构、硅光子波导结构、氮化硅基波导结构、基于iii-v化合物半导体(诸如inp、gaas、ingaasp或其它二元、三元或四元化合物)的波导结构、或基于具有足够低损耗的任何其它材料的波导。

27、在另外的优选实施例中，所述至少一个信号组合元件可以包括多模干涉耦合器(mmi)。如通常使用的，术语“多模干涉耦合器”或“mmi”是指被连接到若干较窄的、通常为单模的输入和输出波导的宽多模波导。因此，mmi充当功率分配器元件并且基于自成像原理来操作。因此，mmi通常被用于拆分或组合具有精确定义的相位和振幅关系的光信号。替代地或另外，所述至少一个信号组合元件可以包括定向耦合器的网络或mmi耦合器的网络。

28、在另外的优选实施例中，所述至少一个信号组合元件包括定向耦合器或其网络。这种实施例的示例是所谓的“90°光混合器”，其可以被用作所述至少一个信号组合元件或其一部分。替代地或额外地，所述至少一个信号组合元件可以包括基于波导的y结。

29、作为另外的替代或额外方案，所述至少一个信号组合元件可以包括不基于波导的宽带信号组合元件，诸如光学自由空间分束器或光栅。所述分束器特别可以选自表膜分束器、分束器立方体、或部分透射镜或薄膜滤波器中的至少一种。

30、作为另一替代或另外地，所述至少一个信号组合元件可以包括阵列波导光栅、延迟干涉仪的网络、一个或更多个环形谐振器、耦合谐振器光波导(crow)滤波器、光栅滤波器、分立薄膜滤波器、棱镜或光栅。在此，每个输入端口的特征可以在于具有到至少一个公共输出端口的强频率选择性(例如，频带受限的传递函数)，从而具有与被馈送到相应的输入端口的支路电磁信号的带宽相比相当或更大的带宽，其中所有输入端口到至少一个输出端口的传递函数可以理想地加起来达到基本上平坦的传输。

31、特别优选地，至少一个信号组合元件的超额损耗保持较低。在此情境中，术语“超额损耗”量化了在装置内损失的功率份额，即，馈送到装置的特定输入端口的功率与在所有输出端口处测量的功率之和之间的差。通常，过量损耗表示为功率损耗与输入功率的比率，并以分贝(db)来量化。对于不表现出任何强频率选择性传递特性的信号组合元件(例如mmi或定向耦合器)，超额损耗优选地低于3db、更优选地低于2db、最优选地低于1db或0.5db。为了实现确实表现出强频率选择性传递特性的信号组合元件，例如awg或其它滤波器，超额损耗优选地低于6db，更优选地低于3db，最优选地低于2db，特别是低于1db。在优选实施例中，输入端口与任何输出端口之间的功率传递函数可以大不相同，其中，对于给定频率，具有最高功率传递因子的输出端口被用于生成至少一个目标宽带电磁波形，而具有较低功率传递函数的输出端口被用于提取关于至少两个组合的支路电磁信号的相对振幅和/或相对相位的信息。然而，其它类型的信号组合元件也是可行的。

32、在另外的实施例中，支路电磁信号可以以提供关于至少一个信号组合元件的至少一个输出信号的经增强的监测信息的方式进行预调节，所述经增强的监测信息特别是可以专用于监测信号组合元件中的支路电磁信号叠加。支路电磁信号的预调节或预处理可以包括添加辅助信号分量(诸如时间谐波导频音)，所述辅助信号分量在至少一个输出信号中提供期望的经增强的监测信息，同时不使目标电磁波形变形即失真到相关程度。在所述一个目标宽带电磁信号中的任一个的特征在于在至少两个支路电磁信号之间的频谱重叠区中不具有信号分量或仅具有非常弱的信号分量的情况下，添加辅助信号(诸如导频音)可能是有用的。在此实施例中，除非频谱重叠区填充有辅助信号，否则频谱重叠信号分量之间的干涉信号将不存在或太弱而无法检测。在优选实施例中，这些辅助信号分量不会由于在至少一个信号组合元件的相对应输出端口处的相消干涉而损害所生成的目标宽带电磁信号。

33、此外，根据本发明的用于合成至少一个目标宽带电磁信号的设备包括至少一个信号检测元件。如本文所使用的，术语“信号检测元件”是指被配置成通过检测经组合的电磁信号中的至少一个的至少一部分来生成至少一个检测输出信号的装置。为此，至少一个经组合的电磁信号的至少一部分可以由至少一个信号组合元件的任何输出端口提供或从至少一个信号组合元件的任何输出端口分接。如本文中另外使用的，术语“检测输出信号”是指基于作为输入信号的至少一个经组合的电磁信号的电磁信号，其中检测输出信号的至少一个特征依赖于信号组合元件中支路电磁信号的叠加的至少一个特征。具体地，通过分析至少一个检测输出信号和/或通过提取其某些特征，所述设备可以被配置成提取关于至少两个支路电磁信号在信号组合元件中叠加的相对振幅和/或相位的信息，并且随后使用该信息来自动地且自主地抵消不期望的偏差。如上文指出的，所述至少一个检测输出信号特别是可以通过使用所述至少一个信号检测元件以其可以检测由所述至少一个信号组合元件的至少一个输出端口提供的经组合的电磁信号中的至少一个的至少一部分的方式来生成。

34、在特定实施例中，所述至少一个信号组合元件的多个输出端口可以具有不同的输入到输出传递函数，这可以允许修改支路电磁信号，使得在至少一个使用信号输出端口处提供至少一个目标任意电磁波形，而在至少一个监测信号其它输出端口处提供额外的信号或其分量。基于各种输入输出传递函数的知识，可以利用监测信号或信号分量来提取关于相对振幅和/或相对相位的期望信息，至少两个支路电磁信号以所述相对振幅和/或相对相位叠加，以在使用信号输出处形成至少一个目标电磁波形。该构思特别可用于建立鲁棒反馈电路，所述鲁棒反馈电路可以依赖于强指示特征，所述强指示特征敏感地依赖于支路电磁信号的相对振幅和/或相对相位并且由至少一个监测信号包括，而在至少一个使用信号输出端口处的目标波形对振幅和/或相位与目标关系的小偏差相当不敏感。在优选实施例中，支路电磁信号或其分量可以在至少一个使用信号输出端口中的至少一个处被带入某些信号分量的相长或相干干涉，而相同或其它信号分量受到至少一个监测信号分量中的至少一个的部分地干涉。此特征可以与支路电磁信号的上文提到的预调节或预处理结合，以在至少一个输出信号中提供经增强的监测信息。具体地，支路电磁信号的预处理可以包括添加辅助信号分量(诸如时间谐波导频音)，其通过在信号组合元件的第一输出端口处提供的目标宽带电磁信号中的相消干涉来消除，而期望的经增强的监测信息通过在信号组合元件的至少一个第二输出端口中的辅助信号的相长、相消或部分干涉来获得。如本文中使用的，术语“相长干涉”或“相消干涉”是指具有接近于0或π的相位差的两个信号或信号分量的叠加，而对于部分干涉，相位差不接近于0或π。术语“接近”用于描述优选地小于π/3、更优选地小于π/4或π/5、最优选地小于π/10、特别是小于π/20的偏差。此实施例可以优选地使用在各种输入端口于输出端口之间具有众所周知的或预先表征的相位关系的定向耦合器或mmi耦合器来实现。

35、在特定实施例中，所述至少一个信号组合元件可以是mmi或光90°混合器。在此实施例中，所述支路电磁信号可以被生成，使得它们在所述至少一个信号组合元件的多个输出端口中的一个输出端口处的组合可以等于所述目标宽带电磁信号，但是在所述至少一个信号组合元件的另一输出端口处的至少一个经组合的信号可以在其被检测到之后通过与所述至少两个支路电磁信号之间的振幅偏移和/或相位偏移成比例的关系来近似。

36、在另外的实施例中，可以从至少一个目标宽带电磁信号的频谱开始设计至少两个支路电磁信号，并将其滤波到不同的频带受限频谱区中。在本文中，每个支路电磁信号可以仅具有总体目标信号频率成分的一部分，并且当被加在一起时，至少两个支路电磁信号可以重构至少一个目标宽带电磁信号。为了检测至少两个支路电磁信号之间的振幅偏移和/或相位偏移，可以在至少两个支路电磁信号的频谱重叠范围中将辅助信号分量(诸如导频音)添加到至少两个支路电磁信号中的一个或更多个支路电磁信号。在优选实施例中，可以选择音调，使得它们由于目标电磁信号中的相消干涉而抵消，但是生成经组合的信号，所述经组合的信号指示所述信号组合元件的另一输出端口处的至少两个支路电磁信号之间的振幅关系和/或相位关系。

37、在优选实施例中，单端光电探测器(pd)或平衡光电探测器(bpd)中的至少一种可以被用于在至少一个信号组合元件的至少一个输出端口处(具体地通过使用pd和/或bpd的二次检测特性来)检测至少一个经组合的信号的至少一部分。在可能的实施例中，单端光电二极管可以出于光电检测的目的来使用，从而充当pd。如通常使用的，术语“单端光电二极管”是指具p-n结的半导体器件，其可以生成与入射光信号的功率成比例的电rf信号。在光通信中，单端光电二极管具有经稍微调整的p-i-n结构，其中本征半导体材料被插入两个掺杂半导体层之间。与单端二极管相反，bpd包括串联连接的两个光电二极管，其中光电二极管被取向，使得在光信号的照射下，使用由每个二极管生成的光电流之间的差来生成差电流。当两个光电流彼此完全抵消并且在撞击在两个光电二极管上的相同入射光信号下所述差电流为零时，bpd是“经适当平衡的”。对于任何光电二极管，所生成的光电流与瞬时功率成比例，并且因此与光信号的电场或磁场振幅的平方成比例。由于这种二次检测特性，使用单端二极管直接检测至少两个支路电磁信号的光混合产物导致包括信号-信号混合项的rf信号，这使得提取支路电磁信号的相对振幅和/或相位的期望信号信息更困难。使用bpd可以使得提取支路电磁信号之间的相对振幅偏移和/或相位偏移信息更容易，因为在rf检测信号中消除或强烈抑制了信号-信号拍频项。此外，将bpd与正确地设计的支路电磁信号组合使用允许通过直接提供输出信号来显著简化信息提取过程，所述输出信号可以近似地与相位误差成比例，支路电磁信号以所述相位误差在信号组合元件中叠加以形成一个目标宽带电磁信号。

38、在另一实施例中，在至少一个信号组合元件的至少一个输出端口处，至少一个转换元件(诸如超宽带光电探测器)可以用于转换至少一个组合的电磁波形的至少一部分，特别是将所生成的光学波形的至少一部分转换成具有不同中心频率的超宽带转换电磁波形，该中心频率可以例如在mm波或thz频率范围内。如本文中使用的，术语“超宽带光电探测器”是指被配置成能够从相关联的光信号生成宽带电信号的光电探测器。超宽带光电探测器的电光带宽优选地超过20ghz、50ghz、100ghz、200ghz或300ghz。超宽带光电探测器可以依赖于高速光电二极管(特别是常规p-i-n光电二极管、三重渡越区光电二极管(ttr-pd)和/或单行进载流子(utc)光电二极管)，或依赖于其它光信号检测构思，诸如等离子体内发射光电探测器(piped)。依赖于光电探测器的电路系统和连接器以及器件构思，所生成的电磁波形的频谱可以不延伸到dc，而是覆盖具有非零中心频率的频带。这例如发生在耦合到矩形thz或亚thz波导的utc光电二极管中。其它类型的信号检测元件也是可行的。

39、因此，通过使用至少一个转换元件来补充所述设备，可以打开朝向在毫米波、亚thz或thz频率范围内的电磁波形的目标合成的有吸引力的路径：在第一步骤中，所述设备可以被用于从由至少两个不同的电磁信号发生器生成的至少两个支路电磁信号合成而被实现为光学波形的至少一个目标电磁波形。然后，宽带光波形或其一部分可以被光电探测器转换成相关联的经转换的电磁波形，其中，转换可以是频移(例如，与额外的光学本地振荡器(lo)音调相结合，在宽带光波形的零差、内差或外差检测的情况下)，或可以包括更复杂的操作，诸如在直接检测的情况下对光场进行平方。对于直接检测，宽带光学波形可以被设计成在检测时产生期望的电磁波形。

40、另外，根据本发明的用于合成至少一个目标宽带电磁信号的设备包括至少一个控制元件。如本文中使用的，术语“控制元件”是指被配置成从至少一个检测输出信号中提取关于至少一个经组合的电磁信号中的至少两个支路电磁信号的至少一个相对振幅和/或相对相位的信号信息，并且通过生成至少一个致动器驱动信号以经由至少一个致动元件作用于至少一个支路电磁信号来自主地抵消与期望操作参数的偏差的装置。如通常使用的，术语“提取”或其任何语法变型是指从至少一个输入信号生成至少一条信号信息。如本文中另外使用的，术语“与期望操作参数的偏差”或其任何语法变型特别是指支路电磁信号的振幅和/或相位误差，所述振幅和/或相位误差导致由至少一个信号组合元件生成至少一个目标电磁信号时的损害。此外，本文中另外使用的术语“作用于”或其任何语法变型是指特别是修改至少一个支路电磁信号的振幅和/或相位中的至少一种。

41、与现有技术中已知的旨在生成宽带电磁信号的方法相比，本设备包括反馈控制系统，所述反馈控制系统被配置成实时监测和控制至少两个支路电磁信号之间的振幅偏移和/或相位偏移，由此可以确保目标宽带电磁信号的正确且可靠的生成。在本文中，关于至少两个支路电磁信号的相对振幅和/或相对相位的信号信息可以从至少一个检测输出信号中提取，特别是通过使用经预处理的支路电磁信号的干涉性质，所述干涉性质可以但不必通过额外的辅助信号分量(诸如导频音)来增强。所提取的关于至少两个电磁支路电磁信号的相对振幅和/或相对相位的信号信息可以被用于驱动至少一个致动元件，如下文更详细地描述的，特别是通过使用至少一个致动器驱动信号，以便允许至少一个致动元件在反馈回路中校正至少两个电磁支路电磁信号之间的振幅和/或相位。在本文中，所述至少一个控制元件可以特别是承担以下各项任务：提取关于相对振幅和/或相对相位的信号信息；确定设备的当前状态；并且如果需要，通过所述至少一个致动元件执行至少一个校正动作以闭合反馈回路，从而主动地稳定振幅和/或相位，所述至少两个支路电磁信号以所述振幅和/或相位组合成所述至少一个目标宽带任意信号。在优选实施例中，所述至少一个控制元件可以通过使用数字控制电路来实现，所述数字控制电路尤其选自微控制器、现场可编程门阵列(fpga)、电气专用集成电路(asic)中的至少一种。作为替代方案，纯模拟、或混合数字和模拟反馈控制电路也可以是可行的，这依赖于至少一个检测输出信号的性质。然而，其它类型的控制元件也是可行的。

42、另外，根据本发明的用于合成至少一个目标宽带电磁信号的设备包括至少一个致动元件。如本文中使用的，术语“致动元件”是指一种被配置成基于由控制元件生成的控制信号来修改至少两个支路电磁信号中的至少一个支路电磁信号的振幅或相位中的至少一个的装置。如本文中使用的，术语“修改”或其任何语法变化是指(特别是通过使用至少一个致动器驱动信号来)生成经补偿的支路电磁信号。

43、特别地，所述至少一个致动元件可以作用于所述至少两个支路电磁信号中的一个或更多个，并且生成至少一个相对应的补偿支路电磁信号，所述补偿支路电磁信号可以用作至所述至少一个信号组合元件的输入信号，以便通过在信号组合元件中合并至少两个支路电磁信号来生成目标宽带电磁信号。以这种方式，可以根据需要实现和维持所述至少一个经组合的电磁信号中的支路电磁信号的至少一个预定的相对振幅和/或相对相位。

44、在另外的优选实施例中，所述至少一个致动元件可以部分地或完全地被集成到所述至少两个电磁信号发生器中的至少一个电磁信号发生器中。这可以是基于数字信号处理的电磁信号发生器的情况，其中实时相位和/或振幅调整可以被实现到信号生成算法中。替代地或另外，模拟信号生成元件可以被直接控制以提供期望的致动功能。

45、在另外的优选实施例中，至少一个致动元件可以包括至少一个另外的元件，所述至少一个另外的元件尤其选自可以由压电致动器驱动的热光移相器、电光移相器、声光移相器、或弹光移相器中的至少一种。如通常使用的，术语“热光移相器”是指主要用于基于热光效应的光子集成电路(pic)中的移相器，其中光波导结构的光学性质由于温度变化而被修改。特别地，通过加热，特别是通过使用经由波导附近的导电金属结构耗散的热，可以在波导中引起依赖于温度的相移。如另外通常使用的，术语“声光移相器”用于指代基于声光效应、通常向自由空间光束引入光学相位或频率偏移的装置，其中传播的光信号与声波相互作用。如另外通常使用的，术语“弹光移相器”是指可以通过利用弹光效应引起在波导中传播的光信号的相移的装置，所述弹光效应允许通过施加应变来改变波导的光学性质，这导致由行进的光信号累积的光相位的变化。该应变可以例如由集成在波导结构的顶部上的压电移相器引起。如另外通常使用的，术语“电光移相器”是指其中所施加的电压或所注入的电流改变基础材料的光学性质的移相器。光学性质的这种变化可以是例如光学非线性的结果，诸如线性电光效应(泡克耳斯(pockels)效应)或电光克尔(kerr)效应，或可以是由于自由载流子的注入而导致的折射率的变化。具体地，泡克耳斯效应发生在非中心对称介质(诸如linbo3、batio3)或电极化有机材料中。这种移相器可以是用于至少一个致动元件的更复杂布置的一部分，包括可以改变相关联的支路电磁信号的振幅和相位的电光调制器，诸如马赫-曾德尔(mach-zehnder)调制器(mzm)或iq调制器(iqm)。作为另外的替代方案，致动元件可以选自环形移相器。如通常使用的，术语“环形移相器”是指即使对于范围受限的电驱动信号也可以提供连续增加的相移的装置。具体地，环形移相器不会引入通常由2π相移(“展开”)引起的任何不连续性，这些不连续性必须保持在装置的操作范围内。环形移相器尤其可以通过使用iq调制器、或马赫-曾德尔调制器和移相器的网络来实现。然而，其它类型的致动元件也是可行的。

46、在另外的优选实施例中，根据本发明的用于合成至少一个目标宽带电磁信号的设备还可以包括至少一个转换元件。如本文中使用的，术语“转换元件”是指被配置成将覆盖特定频率范围的至少一个目标宽带电磁信号的至少一部分转换成通常处于不同频率范围的另一信号的装置。如本文中使用的，术语“转换”或其任何语法变型是指修改至少一个目标宽带电磁信号的至少一部分以产生由设备输出的经转换的电磁信号。如上文解释的，所述至少一个转换元件特别是可以依赖于高速光电二极管(特别是常规p-i-n光电二极管、三重渡越区光电二极管(ttr-pd)和/或单行进载流子(utc)光电二极管)，或依赖于其它光信号检测装置，诸如等离子体内发射光电探测器(piped)。

47、根据本发明，在优选实施例中，用于合成至少一个目标宽带电磁信号的设备可以被布置，使得它可以以单独的方式至少包括上文指出的元件。在替代实施例中，该设备可以包括多个元件，这些元件可以优选地一个接一个地被级联。在这样的级联中，组合、振幅致动、相位致动和信号检测的功能可以交织在一起。尤其是通过使用诸如光子集成电路(pic)之类的集成技术(通过所述集成技术可以将多个部件功能集成到公共半导体芯片上)，清楚地划分设备的各个元件可能变得具有挑战性。集成光子解决方案可以在单片光子芯片或光子多芯片模块(mcm)上获得。在多芯片模块(mcm)中，可以基于不同集成技术的多个芯片通过精确对准和/或通过使用诸如微透镜或光子引线键合之类的3d打印光学耦合结构而被组合并被彼此光学地连接。在保留功能的同时，可以提供经优化的信号组合元件，所述经优化的信号组合元件可以结合振幅致动元件、相位致动元件或信号检测元件中的至少一种。

48、此外，至少一个致动元件中的至少一个可以至少部分地被至少两个电磁信号发生器中的至少一个包括。替代地或另外，至少一个信号检测元件中的至少一个可以被集成到至少一个信号组合元件中的至少一个中，或可以与至少一个信号组合元件在至少一个光子集成电路中组合。作为另外的替代方案或额外地，至少一个致动元件中的至少一个可以被集成到至少一个信号组合元件中的至少一个中，或可以与至少一个信号组合元件在至少一个光子集成电路中组合。作为又一替代方案或另外地，至少一个信号组合元件、至少一个信号检测元件和至少一个致动元件可以一起实现在至少一个光子集成电路中。需要强调的是，该清单为非穷举的；还可以设想至少两个元件的其它类型的集成。

49、在另外的方面，本发明涉及一种用于合成至少一个目标宽带电磁信号的系统，其中所述系统包括如本文中描述的多个设备，其中所述多个设备以级联方式布置。如通常使用的，术语“级联”是指一种布置，该布置中被分配给所述布置的特定级的至少一个元件的至少一个输出信号被用作被分配给在特定级之后的连续级的至少一个另外的元件的至少一个输入信号。因此，根据本发明的多个设备通常可以一个接一个地以级联方式布置。

50、在特别优选的实施例中，至少一个第一级设备可以包括如上文提到的所有元件，包括所述至少两个电磁信号发生器，其中如由所述至少一个第一级设备输出的所述至少一个目标宽带电磁信号可以被用作至少一个第二级设备中的至少两个电磁信号发生器中的至少一个。类似地，由所述至少一个第二级设备输出的所述至少一个目标宽带电磁信号可以用作至少一个第三级设备中的至少两个电磁信号发生器中的至少一个，等等。通常，也可以设想包括另外的连续级的级联布置。

51、在另外的优选实施例中，根据本发明的用于合成所述至少一个目标宽带电磁信号的系统还可以包括至少一个转换元件，其中如上文限定的，所述至少一个转换元件被配置成将所述至少一个目标宽带电磁信号的覆盖特定频率范围的至少一部分转换成通常处于不同频率范围的另一信号。对于关于至少一个转换元件的另外的信息，可以参考上文和/或下文的描述。

52、在另外的方面，本发明涉及一种用于(特别是通过使用如本文中披露的设备或系统)合成至少一个目标宽带电磁信号的方法。所述方法包括以下步骤a)至d)：

53、a)提供具有至少部分地重叠的频谱的至少两个支路电磁信号；

54、b)将所述至少两个支路电磁信号合并成至少一个经组合的电磁信号；

55、c)检测所述至少一个经组合的电磁信号中的至少一个的至少一部分，并且提取关于相对振幅或相对相位中的至少一个的信号信息，所述至少两个支路电磁信号以所述相对振幅或相对相位被合并成所述至少一个经组合的电磁信号；以及

56、d)基于所述信号信息修改所述至少两个支路电磁信号中的至少一个支路电磁信号的振幅或相位中的至少一个，

57、其中修改所述至少两个支路电磁信号中的所述至少一个支路电磁信号的振幅或相位中的至少一个被执行以使得所述至少一个经组合的电磁信号中的至少一个对应于所述至少一个目标宽带电磁信号。

58、特别是根据本发明，合并所述至少两个支路电磁信号是通过以一个或更多个经组合的电磁信号中的至少一个经组合的电磁信号对应于所述至少一个目标宽带电磁信号的方式修改所述至少两个支路电磁信号中的至少一个支路电磁信号的振幅或相位中的至少一种来执行的，由此合成所述至少一个目标宽带电磁信号。

59、在本文中，所指出的步骤可以优选地以给定顺序执行，从步骤a)开始并以步骤d)结束。在特别优选的实施例中，所指出的步骤可以以同时且连续的方式执行，特别是以(优选地通过连续迭代步骤b)、c)和d)来)提供闭环控制。如本文中使用的，术语“闭环控制”是指其中控制元件的控制动作依赖于由至少一个信号检测元件提取的信号信息的操作模式。特别地，在根据步骤b)将至少两个支路电磁信号合并成至少一个经组合的电磁信号之前或期间，通过使用关于至少两个支路电磁信号的至少一个相对振幅和/或至少一个相对相位的信号信息，可以在本方法内使用闭环控制，所述信号信息已经在步骤c)期间确定以用于在步骤d)中修改至少两个支路电磁信号中的至少一个的振幅或相位中的至少一个。

60、在另外的方面，本发明涉及一种用于合成至少一个目标宽带电磁信号的计算机程序。在本文中，所述计算机程序包括指令，当所述程序由计算机执行时，所述指令使所述计算机执行如本文中披露的用于合成至少一个目标宽带电磁信号的方法。具体地，所述计算机程序可以被存储在计算机可读的非暂时性数据载体上。因而，具体地，可以通过使用计算机或计算机网络，优选地通过使用所述计算机程序来执行如上文指出的任何一个或所有方法步骤。

61、针对关于用于合成所述至少一个目标宽带电磁信号的所述系统、所述方法和所述计算机程序的另外的细节，可以参考上文和/或下文对用于合成所述至少一个目标宽带电磁信号的所述设备的描述。

62、相对于已知的现有技术，用于合成所述至少一个目标宽带电磁信号的所述设备、所述系统、所述方法和所述计算机程序展现以下优点。特别的优点是所涉及的支路电磁信号的有效振幅和/或相位稳定。在不妨碍所述任意信号生成的情况下生成关于振幅和/或相位性质的可提取的信号信息使得能够应用一种被配置成在非理想系统部件和环境变化的影响下稳定所述信号生成的反馈控制系统，由此并且为可靠的宽带信号合成器系统开辟了新可能性，这是目前不能以可设想的方式实现的。

63、特别地，关于geisler等人，参见上文，为了在oawg的至少一个输出端口处生成正确的波形，支路电磁信号需要与彼此之间的正确相位偏移组合。如果不加以控制，则支路电磁信号的组合可能导致随机生成不类似于期望目标信号的任何输出信号。如在geisler等人的出版物中看到的，这导致仅1％的测量输出信号偶然对应于正确的波形。在没有如本文中pi了的反馈控制系统的情况下，使用oawg生成宽光信号实际上是不可能的。geisler等人的文献，参见上文，确保了通过在集成光子芯片水平上实现oawg方案，相位偏移的影响可以被最小化，从而导致更好的性能。芯片级oawg将较少遭受相位不稳定性的影响，使得支路光信号之间的随机变化振幅和相位将会保持较小但仍是未解决的问题。与此相反，本发明通过主动地校正振幅和/或相位，对于芯片级系统和基于离散的基于自由空间的光学部件或基于光纤的光学部件的实现，都完全解决了这个问题。

64、在没有如由本发明提供的方案的情况下，组合多个支路电磁信号以生成特定波形而不知道它们的振幅关系和/或相位关系将纯属偶然。其它当前最先进的oawg技术没有监控或控制机制(无论是否自动化)，以确保根据用户的规格生成输出波形。这使得oawg的实现具有挑战性，特别是当两个或更多个支路电磁信号要合并以形成期望的宽带任意信号时。用于在延长的周期内可靠地生成高品质宽带信号的方案是提出如本文中所披露的设备，所述设备可以监测支路电磁信号之间的关系并且相应地调整所述关系。

65、结果，如本文中所披露的用于合成目标宽带电磁信号的所述设备通过用以生成和使用反馈信号的能力超越了迄今为止开发的所有等效装置，所述反馈信号提供了关于所述至少两个支路电磁信号之间的关系的实时信号信息，这继而允许校正所述至少两个支路电磁信号之间在振幅和相位两者方面的任何偏移，从而确保产生期望的正确输出信号。所述至少两个支路电磁信号之间的调整经由反馈控制回路来执行，所述反馈控制回路允许在延长的时间段内在所述设备的正常操作期间自主地补偿振幅偏移和/或相位偏移。

66、如本文中使用的，术语“具有”、“包括”或“包含”或其任何语法变型以非排他性方式使用。因此，这些术语既可以指除了由这些术语引入的特征之外在本文中描述的实体中不存在另外的特征的情况，也可以指存在一个或更多个另外的特征的情况。作为示例，表述“a具有b”、“a包括b”和“a包含b”都可以指除了b之外a中不存在其它元素的情况(即，其中a单独且排他地由b组成的情况)，以及其中除了b之外实体a中存在一个或更多个另外的元素(诸如元素c、元素c和d、或甚至另外的元素)的情况。

67、如本文另外使用的，术语“具体地”、“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更特别地”或类似术语与任选特征结合使用，而不限制替代可能性。因此，由这些术语引入的特征是可选特征，并且不旨在以任何方式限制权利要求的范围。如本领域技术人员将认识到的，本发明可以通过使用替代特征来执行。类似地，由“在本发明的实施例中”或类似表达引入的特征旨在是可选特征，对本发明的替代实施例没有任何限制，对本发明的范围没有任何限制，并且对以这种方式引入的特征与本发明的其它特征组合的可能性没有任何限制。