排布优化方法、排布优化装置、电子设备及可读存储介质
本公开实施例涉及激光器技术领域，更具体地，涉及一种排布优化方法、排布优化装置、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品。
背景技术：
vcsel(verticalcavitysurfaceemittinglaser，垂直腔面发射激光器)是出光方向垂直衬底表面的一种新构型半导体激光器，其有别于led(lightemittingdiode，发光二极管)和eel(edgeemittinglaser，边发射激光器)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉和易集成为大面积阵列等优点，广泛应用于光通信、光互连或光存储等领域。
在相关技术中，vcsel阵列的排布形式通常为规则形状排布。
在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题，采用相关技术的vcsel阵列排布方式使得光束质量较差。
技术实现要素：
有鉴于此，本公开实施例提供了一种排布优化方法、排布优化装置、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品。
本公开实施例的一个方面提供了一种排布优化方法，包括：
获取初始阵列排布模型，其中，上述初始阵列排布模型包括边缘阵列区域和内部阵列区域，上述边缘阵列区域包围上述内部阵列区域，上述边缘阵列区域包括m个垂直腔面发射激光器vcsel单元，上述内部阵列区域包括n个vcsel单元，上述边缘阵列区域呈目标形状，位于上述边缘阵列区域内的上述vcsel单元的位置不可移动，位于上述内部阵列区域内的上述vcsel单元的位置可移动，m≥3，n≥1；调整上述初始阵列排布模型中的位于上述内部阵列区域内的上述vcsel单元的位置，直至温度势能排斥模型达到稳定状态，其中，上述温度势能排斥模型达到稳态状态为调整后的初始阵列排布模型中的各个vcsel单元之间的温度斥力达到平衡的状态；以及，在确定上述调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与上述初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下，将上述调整后的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。
根据本公开的实施例，排布优化方法还包括：在确定上述调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与上述初始阵列排布模型中的边缘阵列区域不一致的情况下，增加预设数量的位于上述边缘阵列区域内的vcsel单元，并减少上述预设数量的位于上述内部阵列区域内的vcsel单元，得到新的初始阵列排布模型；执行调整上述新的初始阵列排布模型中的位于上述内部阵列区域内的上述vcsel单元的位置，确定调整后的新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与上述新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下的操作；以及，在确定调整后的新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与上述新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下，将上述调整后的新的初始阵列排布模型确定为上述目标阵列排布模型。
根据本公开的实施例，上述预设数量包括一个。
根据本公开的实施例，两个上述vcsel单元之间的温度斥力通过如下公式表示：
其中，
根据本公开的实施例，上述rij通过如下方式确定：
在确定上述vcsel单元i与上述vcsel单元j的径向尺寸小于或等于各个上述vcsel单元之间的距离的均值的情况下，上述vcsel单元i与上述vcsel单元j之间的距离用两个点光源之间的距离表征，其中，上述两个点光源包括上述vcsel单元i所对应的热源与上述vcsel单元j所对应的热源；在确定上述vcsel单元i与上述vcsel单元j的径向尺寸大于各个上述vcsel单元之间的距离的均值的情况下，上述vcsel单元i与上述vcsel单元j之间的距离为上述vcsel单元i的边界与上述vcsel单元j的边界之间的最近距离。
根据本公开的实施例，上述目标形状包括规则形状或非规则形状。
本公开实施例的另一个方面提供了一种排布优化装置，包括：获取模块，用于获取初始阵列排布模型，其中，上述初始阵列排布模型包括边缘阵列区域和内部阵列区域，上述边缘阵列区域包围上述内部阵列区域，上述边缘阵列区域包括m个垂直腔面发射激光器vcsel单元，上述内部阵列区域包括n个vcsel单元，上述边缘阵列区域呈目标形状，位于上述边缘阵列区域内的上述vcsel单元的位置不可移动，位于上述内部阵列区域内的上述vcsel单元的位置可移动，m≥3，n≥1；第一调整模块，用于调整上述初始阵列排布模型中的位于上述内部阵列区域内的上述vcsel单元的位置，直至温度势能排斥模型达到稳定状态，其中，上述温度势能排斥模型达到稳态状态为调整后的初始阵列排布模型中的各个vcsel单元之间的温度斥力达到平衡的状态；以及，第一确定模块，用于在确定上述调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与上述初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下，将上述调整后的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。
本公开实施例的另一个方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当上述一个或多个程序被上述一个或多个处理器执行时，使得上述一个或多个处理器实现如上所述的方法。
本公开实施例的另一个方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，上述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。
本公开实施例的另一个方面提供了一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括计算机可执行指令，上述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。
根据本公开的实施例，通过获取初始阵列排布模型，初始阵列排布模型包括边缘阵列区域和内部阵列区域，位于边缘阵列区域内的vcsel单元的位置不可移动，位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置可移动，调整初始阵列排布模型中的位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置，直至温度势能排斥模型达到稳定状态，温度势能排斥模型达到稳态状态为调整后的初始阵列排布模型中的各个vcsel单元之间的温度斥力达到平衡的状态，并在确定调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下，将调整后的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。由于温度斥力达到平衡的状态下的排布结果是在一定边界条件下温度分布最均匀的排布，因此，实现了vcsel阵列的温度分布均匀，进而提高了vcsel阵列的同相耦合强度以及光束质量，因而，至少部分地克服了采用相关技术的vcsel阵列排布方式使得光束质量较差的技术问题。此外，由于在确定目标形状和vcsel单元的数量的情况下，能够找到符合条件的目标排布阵列模型，其中，目标阵列排布模型为温度势能排斥模型达到稳定状态且边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的阵列排布模型，因此，可以适用于任何形状和任何vcsel单元数量的阵列排布。
附图说明
通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示意性示出了根据本公开实施例的可以应用排布优化方法的示例性系统架构；
图2示意性示出了根据本公开实施例的排布优化方法的流程图；
图3示意性示出了根据本公开实施例的一种在目标形状为非规则形状的情况下，采用排布优化算法得到的目标阵列排布模型的示意图；
图4示意性示出了根据本公开实施例的一种在目标形状为正方形的情况下，采用排布优化算法得到的目标阵列排布模型的示意图；
图5示意性示出了根据本公开实施例的一种在目标形状为圆形的情况下，采用排布优化算法得到的目标阵列排布模型的示意图；
图6示意性示出了根据本公开实施例的一种在目标形状为正六边形的情况下，采用排布优化算法得到的目标阵列排布模型的示意图；
图7示意性示出了根据本公开实施例的排布优化装置的框图；以及
图8示意性示出了根据本公开实施例的电子设备。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。在使用类似于“a、b或c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b或c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。
在相关技术中，vcsel阵列的排布形式通常为规则形状排布。例如，vcsel阵列采用等距六边形密堆积排布、圆环形排布或正方形排布。
在实现本公开构思的过程中，发明人发现由于上述排布方式的vcsel阵列中的相邻vcsel单元之间的距离相等，大功率工作下的会使得位于vcsel阵列中心处的vcsel单元的温度高于vcsel阵列边缘处的vcsel单元的温度，因此，使得vcsel阵列的温度分布不均匀。由于vcsel阵列的温度分布不均匀，因此，导致vcsel阵列中心单元的光谱和光功率同边缘单元产生偏移，进而导致vcsel阵列的同相耦合强度降低和光束质量变差。即采用相关技术的vcsel阵列排布方式使得光束质量较差。
为了解决上述问题，发明人发现导致上述问题的主要原因在于，vcsel阵列的温度分布不均匀。为了提高光束质量，发现可以通过改善vcsel阵列的温度分布实现，即尽量使得vcsel阵列的温度分布均匀。为了使得vcsel阵列的温度分布均匀，提出了一种排布优化方案。非均匀的不规则阵列排布能够有效的提高阵列温度分布的均匀性，提升阵列的温度稳定性及光束质量。
具体地，本公开的实施例提供了一种排布优化方法、排布优化装置、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品。该方法包括：获取初始阵列排布模型，初始阵列排布模型包括边缘阵列区域和内部阵列区域，边缘阵列区域包围内部阵列区域，边缘阵列区域包括m个垂直腔面发射激光器vcsel单元，内部阵列区域包括n个vcsel单元，边缘阵列区域呈目标形状，位于边缘阵列区域内的vcsel单元的位置不可移动，位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置可移动，m≥3，n≥1，调整初始阵列排布模型中的位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置，直至温度势能排斥模型达到稳定状态，温度势能排斥模型达到稳态状态为调整后的初始阵列排布模型中的各个vcsel单元之间的温度斥力达到平衡的状态，并在确定调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下，将调整后的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。
图1示意性示出了根据本公开实施例的可以应用排布优化方法的示例性系统架构100。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的系统架构的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。
如图1所示，根据该实施例的系统架构100可以包括终端设备101、102、103，网络104和服务器105。网络104用以在终端设备101、102、103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线和/或无线通信链路等。
用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105交互，以接收或发送消息等。终端设备101、102、103上可以安装有各种通讯客户端应用，例如购物类应用、网页浏览器应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端和/或社交平台软件等(仅为示例)。
终端设备101、102、103可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等。
服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备101、102、103所浏览的网站提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的用户请求等数据进行分析等处理，并将处理结果(例如根据用户请求获取或生成的网页、信息、或数据等)反馈给终端设备。
需要说明的是，本公开实施例所提供的排布优化方法一般可以由终端设备101、102、或103执行，或者也可以由不同于终端设备101、102、或103的其他终端设备执行。相应地，本公开实施例所提供的排布优化装置也可以设置于终端设备101、102、或103中，或设置于不同于终端设备101、102、或103的其他终端设备中。本公开实施例所提供的方法也可以由服务器105执行。相应地，本公开实施例所提供的排布优化装置一般可以设置于服务器105中。本公开实施例所提供的排布优化方法也可以由不同于服务器105且能够与终端设备101、102、103和/或服务器105通信的服务器或服务器集群执行。相应地，本公开实施例所提供的排布优化装置也可以设置于不同于服务器105且能够与终端设备101、102、103和/或服务器105通信的服务器或服务器集群中。
例如，初始阵列排布模型可以原本存储在终端设备101、102、或103中的任意一个(例如，终端设备101，但不限于此)之中，或者存储在外部存储设备上并可以导入到终端设备101中。然后，终端设备101可以在本地执行本公开实施例所提供的排布优化方法，或者将初始阵列排布模型发送到其他终端设备、服务器、或服务器集群，并由接收该初始阵列排布模型的其他终端设备、服务器、或服务器集群来执行本公开实施例所提供的排布优化方法。
应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。
图2示意性示出了根据本公开实施例的排布优化方法的流程图。
如图2所示，该方法包括操作s201～s203。
在操作s201，获取初始阵列排布模型，其中，初始阵列排布模型可以包括边缘阵列区域和内部阵列区域，边缘阵列区域可以包围内部阵列区域，边缘阵列区域可以包括m个垂直腔面发射激光器vcsel单元，内部阵列区域可以包括n个vcsel单元，边缘阵列区域呈目标形状，位于边缘阵列区域内的vcsel单元的位置不可移动，位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置可移动，m≥3，n≥1。
根据本公开的实施例，初始阵列排布模型可以理解为是一个关于vcsel单元的位置信息的二维模型。初始排布阵列模型可以包括m+n个vcsel单元，m+n个vcsel单元可以在二维平面以不交叠的形式排布。可以将初始阵列排布模型划分为内部阵列区域和边缘阵列区域，其中，边缘阵列区域可以通过如下方式生成，可以根据目标形状，选择m个vcsel单元形成边缘阵列区域，即将边缘阵列区域所包括m个vcsel单元按照目标形状进行排布。将剩余n个vcsel单元设置于边缘阵列区域的内部，形成内部阵列区域。位于内部阵列区域的vcsel单元的位置是可以移动的。
根据本公开的实施例，目标形状可以根据实际业务进行设置，在此不作限定。可选地，目标形状可以包括规则形状或非规则形状。规则形状可以包括圆环形、圆形或正多边形。m为大于等于3的整数，n为大于等于1的整数，m和n的数值可以根据实际业务进行设置，在此不作限定。
在操作s202，调整初始阵列排布模型中的位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置，直至温度势能排斥模型达到稳定状态，其中，温度势能排斥模型达到稳态状态为调整后的初始阵列排布模型中的各个vcsel单元之间的温度斥力达到平衡的状态。
根据本公开的实施例，温度势能排斥模型可以是基于最小势能原理，建立的针对各个vcsel单元之间的温度斥力的模型，即在各个vcsel单元之间引入温度斥力。为了使得温度势能排斥模型达到稳定状态，可以调整初始阵列排布模型中的位于内部阵列区域的vcsel单元的位置，以改变各个vcsel单元之间的温度斥力，直至调整后的初始阵列排布模型中的各个vcsel单元之间的温度斥力达到平衡。
根据本公开的实施例，由于根据最小势能原理，同性带电粒子在一定边界条件下的自由排布结果一定是整体电势能分布最均匀的，因此，温度势能排斥模型达到稳定状态的阵列排布模型也是在一定边界条件下温度分布最均匀的排布，即调整后的初始阵列排布模型是在一定边界条件下温度分布最均匀的排布。
在操作s203，在确定调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下，可以将调整后的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。
根据本公开的实施例，在调整后的初始阵列排布模型中的各个vcsel单元之间的温度斥力达到平衡的状态的情况下，确定调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域是否与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致，也即确定调整后的初始阵列排布模型中的内部阵列区域所包括的各个vcsel单元是否仍被初始阵列模型中的边缘阵列区域所包围。
根据本公开的实施例，如果确定调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致，即确定调整后的初始阵列排布模型中的内部阵列区域所包括的各个vcsel单元均被初始阵列模型中的边缘阵列区域所包围，则可以说明稳态解收敛，在此情况下，可以确定调整后的初始阵列排布模型中的每个vcsel单元的位置信息，将调整后的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。其中稳态解可以理解为温度势能排斥模型达到稳定状态。
根据本公开的实施例，本公开实施例的技术方案的初始设定简单，对内部阵列区域的vcsel单元的初始位置不敏感，并且无需进行大量的参数化扫描抑或迭代运算，可以通过矩阵运算的方式得到计算结果，大大节约了优化时间。
根据本公开实施例的技术方案，通过获取初始阵列排布模型，初始阵列排布模型包括边缘阵列区域和内部阵列区域，位于边缘阵列区域内的vcsel单元的位置不可移动，位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置可移动，调整初始阵列排布模型中的位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置，直至温度势能排斥模型达到稳定状态，温度势能排斥模型达到稳态状态为调整后的初始阵列排布模型中的各个vcsel单元之间的温度斥力达到平衡的状态，并在确定调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下，将调整后的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。由于温度斥力达到平衡的状态下的排布结果是在一定边界条件下温度分布最均匀的排布，因此，实现了vcsel阵列的温度分布均匀，进而提高了vcsel阵列的同相耦合强度以及光束质量，因而，至少部分地克服了采用相关技术的vcsel阵列排布方式使得光束质量较差的技术问题。此外，由于在确定目标形状和vcsel单元的数量的情况下，能够找到符合条件的目标排布阵列模型，其中，目标阵列排布模型为温度势能排斥模型达到稳定状态且边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的阵列排布模型，因此，可以适用于任何形状和任何vcsel单元数量的阵列排布。
根据本公开的实施例，上述排布优化方法可以包括如下操作。
在确定调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域不一致的情况下，可以增加预设数量的位于边缘阵列区域内的vcsel单元，并减少预设数量的位于内部阵列区域内的vcsel单元，得到新的初始阵列排布模型。
执行调整新的初始阵列排布模型中的位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置，确定调整后的新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下的操作。
在确定调整后的新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下，可以将调整后的新的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。
根据本公开的实施例，如果确定调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域不一致，即确定调整后的初始阵列排布模型中的内部阵列区域所包括的各个vcsel单元中的至少一个未被初始阵列模型中的边缘阵列区域所包围，则可以说明稳态解不收敛，在此情况下，可以增加预设数量的位于边缘阵列区域内的vcsel单元，并减少同一预设数量的位于内部阵列区域内的vcsel单元，得到新的初始阵列排布模型。其中，预设数量的数值可以根据实际业务进行设置，在此不做限定。预设数量可以包括一个或多个。
根据本公开的实施例，调整新的初始阵列排布模型中的位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置，直至温度势能排斥模型达到稳定状态，其中，温度势能排斥模型达到稳态状态为调整后的新的初始阵列排布模型中的各个vcsel单元之间的温度斥力达到平衡的状态。确定调整后的新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域是否与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致，也即确定调整后的新的初始阵列排布模型中的内部阵列区域所包括的各个vcsel单元是否仍被初始阵列模型中的边缘阵列区域所包围。
如果确定新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致，即确定调整后的新的初始阵列排布模型中的内部阵列区域所包括的各个vcsel单元均被初始阵列模型中的边缘阵列区域所包围，则可以说明稳态解收敛，在此情况下，可以确定调整后的新的初始阵列排布模型中的每个vcsel单元的位置信息，将调整后的新的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。
根据本公开的实施例，如果确定新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘区域不一致，则可以重复执行调整位于内部阵列区域的vcsel单元的数量，调整位于内部阵列区域的vcsel单元的位置，确定调整前后的边缘阵列区域是否一致的操作，直至调整前后的边缘阵列区域一致，其中，这里所述的调整前的边缘阵列区域是指初始阵列排布模型中的边缘阵列区域，调整后的边缘阵列区域是指调整过程中得到的边缘阵列区域。
根据本公开的实施例，预设数量可以包括一个。
根据本公开的实施例，两个vcsel单元之间的温度斥力可以通过如下公式(1)表示：
其中，
根据本公开的实施例，温度势能排斥模型可以由稳态热传导方程(即泊松方程)进行求解计算。
根据本公开的实施例，rij可以通过如下方式确定。
在确定vcsel单元i与vcsel单元j的径向尺寸小于或等于各个vcsel单元之间的距离的均值的情况下，vcsel单元i与vcsel单元j之间的距离可以用两个点光源之间的距离表征，其中，两个点光源可以包括vcsel单元i所对应的热源与vcsel单元j所对应的热源。
在确定vcsel单元i与vcsel单元j的径向尺寸大于各个vcsel单元之间的距离的均值的情况下，vcsel单元i与vcsel单元j之间的距离可以为vcsel单元i的边界与vcsel单元j的边界之间的最近距离。
根据本公开的实施例，可以根据vcsel单元的尺寸，确定是将vcsel单元作为点光源或形状同vcsel单元的发光区形状一致的热源。
根据本公开的实施例，针对vcsel单元i与vcsel单元j，确定vcsel单元i与vcsel单元j的径向尺寸是否小于或等于各个vcsel单元之间的距离的均值，如果确定vcsel单元i与vcsel单元j的径向尺寸小于或等于各个vcsel单元之间的距离的均值，则可以将vcsel单元i与vcsel单元j作为点光源，相应的，vcsel单元i与vcsel单元j之间的距离可以用两个点光源之间的距离表征。
如果确定vcsel单元i与vcsel单元j的径向尺寸大于各个vcsel单元之间的距离的均值，则可以将vcsel单元i与vcsel单元j作为形状同vcsel单元的发光区形状一致的热源，vcsel单元i与vcsel单元j之间的距离可以为vcsel单元i的边界与vcsel单元j的边界之间的最近距离。
根据本公开的实施例，目标形状可以包括规则形状或非规则形状。
根据本公开的实施例，目标形状可以包括规则形状或非规则形状，规则形状可以包括圆环形、圆形或正多边形。正多边形可以包括正方形或正六边形。
根据本公开的实施例，本公开实施例所提供的排布优化方法同样适用于类似的热源排布优化问题，实现提高整体温度分布均匀性。
为了更好地理解本公开实施例的技术方案，下面结合具体示例进行说明。
图3示意性示出了根据本公开实施例的一种在目标形状为非规则形状的情况下，采用排布优化算法得到的目标阵列排布模型的示意图。
如图3所示，目标形状为非规则形状。初始阵列排布模型包括的vcsel单元的数量为19个。各个vcsel单元之间的距离的均值为28.69μm。每个vcsel单元的径向尺寸为20μm。图3中301表征边缘阵列区域所形成的目标形状，302表征位于边缘阵列区域的一个vcsel单元，303表征位于内部阵列区域的一个vcsel单元。
根据本公开的实施例，由于vcsel单元的径向尺寸小于各个vcsel单元之间的距离的均值，因此，可以将vcsel单元作为点光源。基于有限元方法的热分析结果表明，目标阵列排布模型的最高温度为345.21k。
图4示意性示出了根据本公开实施例的一种在目标形状为正方形的情况下，采用排布优化算法得到的目标阵列排布模型的示意图。
如图4所示，目标形状为正方形。初始阵列排布模型包括的vcsel单元的数量为16个。各个vcsel单元之间的距离的均值为25μm。每个vcsel单元的径向尺寸为20μm。图4中401表征边缘阵列区域所形成的目标形状，402表征位于边缘阵列区域的一个vcsel单元，403表征位于内部阵列区域的一个vcsel单元。
根据本公开的实施例，由于vcsel单元的径向尺寸小于各个vcsel单元之间的距离的均值，因此，可以将vcsel单元作为点光源。基于有限元方法的热分析结果表明，目标阵列排布模型的最高温度为344.64k。而采用相关技术中的方式得到的均匀排布的正方形阵列的最高温度为345.46k。
图5示意性示出了根据本公开实施例的一种在目标形状为圆形的情况下，采用排布优化算法得到的目标阵列排布模型的示意图。
如图5所示，目标形状为圆形。初始阵列排布模型包括的vcsel单元的数量为19个。各个vcsel单元之间的距离的均值为30.27μm。每个vcsel单元的径向尺寸为20μm。图5中501表征边缘阵列区域所形成的目标形状，502表征位于边缘阵列区域的一个vcsel单元，503表征位于内部阵列区域的一个vcsel单元。
根据本公开的实施例，由于vcsel单元的径向尺寸小于各个vcsel单元之间的距离的均值，因此，可以将vcsel单元作为点光源。基于有限元方法的热分析结果表明，目标阵列排布模型的最高温度为343.59k。而采用相关技术中的方式得到的均匀排布的圆形阵列最高温度为346.70k。
图6示意性示出了根据本公开实施例的一种在目标形状为正六边形的情况下，采用排布优化算法得到的目标阵列排布模型的示意图。
如图6所示，目标形状为正六边形。初始阵列排布模型包括的vcsel单元的数量为19个。各个vcsel单元之间的距离的均值为34μm。每个vcsel单元的径向尺寸为20μm。图6中601表征边缘阵列区域所形成的目标形状，602表征位于边缘阵列区域的一个vcsel单元，603表征位于内部阵列区域的一个vcsel单元。
根据本公开的实施例，由于vcsel单元的径向尺寸小于各个vcsel单元之间的距离的均值，因此，可以将vcsel单元作为点光源。基于有限元方法的热分析结果表明，目标阵列排布模型的最高温度为342.41k。而采用相关技术中的方式得到的均匀排布的正六边形阵列最高温度为344.36k。
图7示意性示出了根据本公开实施例的排布优化装置的框图。
如图7所示，排布优化装置700可以包括获取模块710、第一调整模块720和第一确定模块730。
获取模块710、第一调整模块720和第一确定模块730通信连接。
获取模块710，可以用于获取初始阵列排布模型，其中，初始阵列排布模型包括边缘阵列区域和内部阵列区域，边缘阵列区域包围内部阵列区域，边缘阵列区域包括m个垂直腔面发射激光器vcsel单元，内部阵列区域包括n个vcsel单元，边缘阵列区域呈目标形状，位于边缘阵列区域内的vcsel单元的位置不可移动，位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置可移动，m≥3，n≥1。
第一调整模块720，可以用于调整初始阵列排布模型中的位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置，直至温度势能排斥模型达到稳定状态，其中，温度势能排斥模型达到稳态状态为调整后的初始阵列排布模型中的各个vcsel单元之间的温度斥力达到平衡的状态。
第一确定模块730，可以用于在确定调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下，可以将调整后的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。
根据本公开实施例的技术方案，通过获取初始阵列排布模型，初始阵列排布模型包括边缘阵列区域和内部阵列区域，位于边缘阵列区域内的vcsel单元的位置不可移动，位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置可移动，调整初始阵列排布模型中的位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置，直至温度势能排斥模型达到稳定状态，温度势能排斥模型达到稳态状态为调整后的初始阵列排布模型中的各个vcsel单元之间的温度斥力达到平衡的状态，并在确定调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下，将调整后的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。由于温度斥力达到平衡的状态下的排布结果是在一定边界条件下温度分布最均匀的排布，因此，实现了vcsel阵列的温度分布均匀，进而提高了vcsel阵列的同相耦合强度以及光束质量，因而，至少部分地克服了采用相关技术的vcsel阵列排布方式使得光束质量较差的技术问题。此外，由于在确定目标形状和vcsel单元的数量的情况下，能够找到符合条件的目标排布阵列模型，其中，目标阵列排布模型为温度势能排斥模型达到稳定状态且边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的阵列排布模型，因此，可以适用于任何形状和任何vcsel单元数量的阵列排布。
根据本公开的实施例，上述排布优化装置700还可以包括第二确定模块、第二调整模块和第三确定模块。
第二确定模块，可以用于在确定调整后的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与初始阵列排布模型中的边缘阵列区域不一致的情况下，增加预设数量的位于边缘阵列区域内的vcsel单元，并减少预设数量的位于内部阵列区域内的vcsel单元，得到新的初始阵列排布模型。
第二调整模块，可以用于执行调整新的初始阵列排布模型中的位于内部阵列区域内的vcsel单元的位置，确定调整后的新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下的操作。
第三确定模块，可以用于在确定调整后的新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域与新的初始阵列排布模型中的边缘阵列区域一致的情况下，将调整后的新的初始阵列排布模型确定为目标阵列排布模型。
根据本公开的实施例，预设数量包括一个。
根据本公开的实施例，两个vcsel单元之间的温度斥力通过如下公式表示：
其中，
根据本公开的实施例，rij可以通过如下方式确定：
在确定vcsel单元i与vcsel单元j的径向尺寸小于或等于各个vcsel单元之间的距离的均值的情况下，vcsel单元i与vcsel单元j之间的距离用两个点光源之间的距离表征，其中，两个点光源包括vcsel单元i所对应的热源与vcsel单元j所对应的热源。
在确定vcsel单元i与vcsel单元j的径向尺寸大于各个vcsel单元之间的距离的均值的情况下，vcsel单元i与vcsel单元j之间的距离为vcsel单元i的边界与vcsel单元j的边界之间的最近距离。
根据本公开的实施例，目标形状包括规则形状或非规则形状。
根据本公开的实施例的模块中的任意多个、或其中任意多个的至少部分功能可以在一个模块中实现。根据本公开实施例的模块中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。根据本公开实施例的模块中的任意一个或多个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)、可编程逻辑阵列(programmablelogicarrays，pla)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式的硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，根据本公开实施例的模块中的一个或多个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
例如，获取模块710、第一调整模块720和第一确定模块730中的任意多个可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本公开的实施例，获取模块710、第一调整模块720和第一确定模块730中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑阵列(pla)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(asic)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，获取模块710、第一调整模块720和第一确定模块730中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
需要说明的是，本公开的实施例中排布优化装置部分与本公开的实施例中排布优化方法部分是相对应的，排布优化装置部分的描述具体参考排布优化方法部分，在此不再赘述。
图8示意性示出了根据本公开实施例的适于实现上文描述的方法的电子设备的框图。图8示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图8所示，根据本公开实施例的电子设备800包括处理器801，其可以根据存储在只读存储器(read-onlymemory，rom)802中的程序或者从存储部分808加载到随机访问存储器(randomaccessmemory，ram)803中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器801例如可以包括通用微处理器(例如cpu)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(asic))，等等。处理器801还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器801可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。
在ram803中，存储有电子设备800操作所需的各种程序和数据。处理器801、rom802以及ram803通过总线804彼此相连。处理器801通过执行rom802和/或ram803中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除rom802和ram803以外的一个或多个存储器中。处理器801也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。
根据本公开的实施例，电子设备800还可以包括输入/输出(i/o)接口805，输入/输出(i/o)接口805也连接至总线804。电子设备800还可以包括连接至i/o接口805的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分806；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)等以及扬声器等的输出部分807；包括硬盘等的存储部分808；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分809。通信部分809经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器810也根据需要连接至i/o接口805。可拆卸介质811，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器810上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分808。
根据本公开的实施例，根据本公开实施例的方法流程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分809从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质811被安装。在该计算机程序被处理器801执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、子模块、单元、子单元等可以通过计算机程序模块来实现。
本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。
根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质。例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom(erasableprogrammablereadonlymemory，eprom)或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(computerdiscread-onlymemory，cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
例如，根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的rom802和/或ram803和/或rom802和ram803以外的一个或多个存储器。
本公开的实施例还包括一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序包含用于执行本公开实施例所提供的方法的程序代码，当计算机程序产品在电子设备上运行时，该程序代码用于使电子设备实现本公开实施例所提供的排布优化方法。
在该计算机程序被处理器801执行时，执行本公开实施例的系统/装置中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
在一种实施例中，该计算机程序可以依托于光存储器件、磁存储器件等有形存储介质。在另一种实施例中，该计算机程序也可以在网络介质上以信号的形式进行传输、分发，并通过通信部分809被下载和安装，和/或从可拆卸介质811被安装。该计算机程序包含的程序代码可以用任何适当的网络介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
根据本公开的实施例，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例提供的计算机程序的程序代码，具体地，可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。程序设计语言包括但不限于诸如java，c++，python，“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(localareanetwork，lan)或广域网(wideareanetworks，wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
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