專利名稱：液晶矩陣增/卸系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及增/卸光學開關(guān)，尤其涉及以液晶調(diào)制器用作開關(guān)單元的增/卸開關(guān)和交叉連接器。
2.技術(shù)背景第一代光學網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用于提供遠距離載送高帶寬信號的點對點服務(wù)，后來對局部環(huán)路的饋線通路引入光纖設(shè)施以代替銅芯電纜并提供質(zhì)量更優(yōu)的電話服務(wù)。與此同時，服務(wù)提供者經(jīng)歷了數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)需求量增大的局面。為了迎合話音和數(shù)據(jù)兩種服務(wù)的需求，推出了SONET和SDH系統(tǒng)。這類系統(tǒng)應(yīng)用時分復(fù)用(TDM)技術(shù)對載送話音與數(shù)據(jù)兩種業(yè)務(wù)的高速數(shù)據(jù)流進行復(fù)用與分離，復(fù)用的數(shù)據(jù)從電學域轉(zhuǎn)換成光學域后以光學方法發(fā)射。這種轉(zhuǎn)換應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點。相反地，輸入業(yè)務(wù)必須從光學域轉(zhuǎn)換成電信號。然而，正在通過該節(jié)點的業(yè)務(wù)也必須轉(zhuǎn)換成電信號，與該節(jié)點發(fā)出的業(yè)務(wù)一起復(fù)用，然后再轉(zhuǎn)換成光信號。這些光信號受到帶寬極限約為10Gb/s的電學域設(shè)備的限制。由于對帶寬的需求提高了，所以這種方法正在變得不實用。
增大傳輸容量的一條途徑是應(yīng)用波分復(fù)用方法(WDM)。WDM通過載送多條不同波長的信道增大容量。曾經(jīng)演示過傳輸容量超過2Tb/s的WDM系統(tǒng)。在光學域中實現(xiàn)切換與路由選擇功能，以更高的數(shù)據(jù)速率變得更有效而更富成本效益。通過對大部分網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)取消使用電學域設(shè)備，還可取消與這類設(shè)備相差的成本，這樣由于需要的電學域系統(tǒng)更少了，網(wǎng)絡(luò)的可靠性得以提高。此外，在光學層面執(zhí)行切換與路由選擇功能，減少了對基礎(chǔ)電學域設(shè)備的需求。只通過某一節(jié)點的業(yè)務(wù)不必以電學方式處理，因為它們將以光學方式傳播。由于波長選擇交叉連接裝置以波長級提供的路由再選擇能力強于目前對電學域系統(tǒng)應(yīng)用的裝置，所以還以另一種方式提高了可靠性。
在一種研究過的方法中，將來自輸入光纖的光信號導(dǎo)向一衍射光柵，把該信號分成其組成的波長信道。各信道在到達液晶元之前橫穿過一偏振器。相對第一偏振器定向成90度的第二偏振器，置于液晶開關(guān)的另一側(cè)。液晶單元未受激時，信道轉(zhuǎn)90度，然后第二偏振器發(fā)射信號。液晶元受激時，信道不旋轉(zhuǎn)，第二偏振器不發(fā)射該信道。如果非偏振信號通過偏振器，它僅發(fā)射該信號的一半。因此，應(yīng)用這種設(shè)計時，損失了50％的傳輸系數(shù)。此外，被液晶元阻斷的信道因丟失而無法使用。所以，該系統(tǒng)不能應(yīng)用于增/卸系統(tǒng)。
在研究過的另一種方法，為了補償損失的50％傳輸系數(shù)，用Wollaston棱鏡和半波片將光轉(zhuǎn)換成單一偏振狀態(tài)。Wollaston棱鏡是一種偏振色散元件，對液晶元出射的光按其偏振態(tài)加以控制。該法也有一個缺點，即由于棱鏡進行了空間分束，所以液晶元出射光束的尺寸要增大一倍。由于Wollaston棱鏡的雙折射造成不同的焦點并加大了插入損耗波動，所以還存在著固有的不對稱性。
因此，要求有一種具有波長選擇交叉連接能力的增/卸光學開關(guān)，它可以消除作為前述方法特征的50％傳輸系數(shù)損失和服務(wù)阻斷。還要求有一種能消除Wollaston棱鏡和與其相關(guān)的缺點的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述諸問題。本發(fā)明的WDM交叉連接法從光纖網(wǎng)中有選擇地提取一條或幾條信道，并把它們導(dǎo)入一條選擇的光纖。本發(fā)明具有信道增/卸能力。增補信道添加導(dǎo)入選擇的光纖。輸入信道取出后導(dǎo)入卸口由網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)向。切換由用光信號的正交與平行分量交叉照射的液晶單元執(zhí)行，由此消除了50％傳輸系數(shù)損失。在另一實施例中，該液晶單元形成一N×M矩陣，接納來自若干光纖網(wǎng)的業(yè)務(wù)。
本發(fā)明的一個方面是一種把隨機偏振光信號導(dǎo)入一選擇端口的光學裝置。隨機偏振光信號包括平行與正交分量，光學裝置包括具有開關(guān)狀態(tài)、第一側(cè)與第二側(cè)的液晶單元，液晶單元被入射于在第一側(cè)的平行分量和入射于第二側(cè)的正交分量交叉照射，而該液晶單元按開關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生第一側(cè)與第二側(cè)輸出。光學裝置還包括與液晶單元相接的信號管理系統(tǒng)，后者用第一側(cè)與第二側(cè)輸出按開關(guān)狀態(tài)將幾乎100％的隨機偏振光信號導(dǎo)入選擇的端口。
在另一個方面，本發(fā)明包括一種將隨機偏振光信號導(dǎo)入光學裝置一選擇端口的方法。隨機偏振光信號包括平行與正交分量，光學裝置包括具有開關(guān)狀態(tài)、第一側(cè)與第二側(cè)的液晶單元。本方法包括以下步驟提供一接至液晶單元與選擇端口的信號管理系統(tǒng)，用入射于第一側(cè)的平行分量和入射于第二側(cè)的正交分量交叉照射液晶單元。液晶單元按開關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生第一側(cè)與第二側(cè)輸出。該方法還包括對信號管理系統(tǒng)提供第一側(cè)與第二側(cè)輸出，其中信號管理系統(tǒng)按開關(guān)狀態(tài)將幾乎所有的隨機偏振光信號導(dǎo)入選擇的端口。
以下的詳細描述將提出本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，部分可從描述中變得更清楚，或通過實施本文描述的發(fā)明，包括以下的詳細描述、權(quán)項以及附圖，更容易理解。
應(yīng)該理解，所述的一般說明和下面的詳細描述僅是本發(fā)明的示例，為更好地理解權(quán)項要求的本發(fā)明的特征與特點提供一種概況或框架。包括的附圖用于進一步理解本發(fā)明，并結(jié)合在這里構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出本發(fā)明的各種實施例，與描述一起說明本發(fā)明的原理與操作。
附圖簡介

圖1是本發(fā)明第一實施例的液晶開關(guān)示意圖；圖2是表示卸口操作的本發(fā)明第一實施例的液晶開關(guān)示意圖；圖3是表示增口操作的本發(fā)明第一實施例的液晶開關(guān)示意圖；圖4是表示開關(guān)對稱操作能力的本發(fā)明第一實施例的液晶開關(guān)示意圖；圖5是本發(fā)明第二實施例的液晶開關(guān)示意圖；圖6是本發(fā)明第二實施例的液晶開關(guān)示意圖，其中開關(guān)孔未受激勵；圖7是表示PBS上諸端口排列的本發(fā)明第二實施例的液晶增/卸開關(guān)示意圖；圖8是本發(fā)明第三實施例的N×M液晶矩陣的詳圖；圖9是本發(fā)明第三實施例的偏振分束器詳圖；圖10是應(yīng)用圖9所示偏振分束器和圖8所示N×M液晶矩陣的WSXC示意圖；圖11A是一示意圖，表示在按本發(fā)明第三實施例激活液晶元時，信號的流動狀況；和圖11B是一示意圖，表示波長與圖11A所示信號波長一樣的第二增添信號的流動狀況。
較佳實施例的詳細描述現(xiàn)在詳細參照本發(fā)明現(xiàn)有的諸較佳實施例，附圖示出一些實施例。圖中盡量以同樣的標號表示同樣或同類部件。本發(fā)明一示例實施例的液晶開關(guān)示于圖1，一般標為10。
根據(jù)本發(fā)明，液晶開關(guān)10包括液晶單元20，它由光信號的正交與平行分量交叉照射，因而消除了50％傳輸系數(shù)損失。一條或幾條輸入信道可從光纖網(wǎng)里取出，并按液晶單元20的開關(guān)狀態(tài)導(dǎo)入選擇的端口，還可按開關(guān)狀態(tài)導(dǎo)入卸口。需要時，可增添諸增補信道，將它們與網(wǎng)絡(luò)輸入信道交織后導(dǎo)入選擇的光纖。在一實施例中，液晶單元20形成一N×M矩陣，支持建立多個切換層，以支持幾個光纖網(wǎng)。
正如這里實施和圖1所示，揭示了本發(fā)明第一實施例的液晶開關(guān)10的示意圖。液晶開關(guān)10包括液晶單元20和信號管理系統(tǒng)30。
一般而言，液晶單元20具有第一側(cè)24和第二側(cè)26，并由開關(guān)狀態(tài)表征。液晶單元20由輸入光信號LBp的平行分量和輸入光信號的正交分量LBs交叉照射。LBp入射于第一側(cè)24，正交分量LBs入射于第二側(cè)26，LBp與LBs在液晶單元20內(nèi)相對傳播，在另一側(cè)出射而產(chǎn)生第一側(cè)與第二側(cè)輸出。第一側(cè)與第二側(cè)輸出的偏振態(tài)由開關(guān)狀態(tài)決定。
相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然明白，根據(jù)信號信道數(shù)量和開關(guān)10的期望切換速度，可對本發(fā)明的液晶單元20作出修正與變化。因此，液晶單元20可以是扭絞向列型液晶調(diào)制器、鐵電液晶調(diào)制器或任何其它合適的光調(diào)制器件。再者，液晶單元20可以配置成如上述那樣切換單條信道，或如下述那樣切換多條信號信道。圖1中，液晶單元20包括多個單獨可控的開關(guān)孔(switching cell)22。平行與正交信號分量LBp和LBs可以包括多個波長λ1～λn，各波長對應(yīng)于一條信號信道。如圖1所示，開關(guān)孔22由波長信道λn的平行信道分量LBpn與正交信道分量LBsn交叉照射。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制，各開關(guān)孔22不是處于有效開關(guān)狀態(tài)就是處于無效開關(guān)狀態(tài)。
如圖1所示，信號管理系統(tǒng)30包括分束合束器32，它光學耦合至第一復(fù)用器34與第二復(fù)用器36。分束合束器32接至輸入口而接收來自網(wǎng)絡(luò)的隨機偏振光信號，還接至輸出60。這樣能把任何輸入信道λ1、λ2，……λn由開關(guān)10導(dǎo)入輸出口60。第一復(fù)用器34通過透鏡系統(tǒng)40與第一側(cè)24耦合。第二復(fù)用器36經(jīng)透鏡系統(tǒng)38耦至第二側(cè)26，該方法的優(yōu)點是消除了Wollaston棱鏡雙折射所造成的不對稱和不同焦點。此外，信號管理系統(tǒng)30容易接納隨機偏振光信號而不會招致原有方法所存在的50％傳輸損失。
分束合束器32可以是任一種合適的已知類型，但例示的偏振分束器(PBS)32把隨機偏振光信號分成平行分量LBp與正交分量LBs。
第一復(fù)用器34可以是任一種合適的已知類型，但例示的第一衍射光柵34把LBp分離成平行信道分量LBp1-LBpn。透鏡系統(tǒng)40把平行信道分量LBp1-LBpn的每個分量聚集到其各自開關(guān)孔22的第一側(cè)。第二復(fù)用器36可以是任一合適的已知類型，但例示的第二衍射光柵36將LBs分離成正交信道分量LBs1-LBsn，透鏡系統(tǒng)38將其每個分量聚焦到其各自的開關(guān)孔22上。
開關(guān)10的操作如下。包含信道λ1、λ2……λn的隨機偏振光信號由網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)入輸入口50，該光信號沿光軸12進入PBS 32。PBS 32讓平行分量LBp通過并沿第一路徑18傳播，從而分裂該光信號。然而，PBS 32反射沿第二路徑16傳播的正交分量LBs。第一光柵34把LBp分離成平行信道分量LBp1-LBpn，經(jīng)透鏡系統(tǒng)40將它們導(dǎo)向其各自在第一側(cè)24的開關(guān)孔。第二光柵36將LBs分離成正交信道分量LBs1-LBsn，并經(jīng)透鏡系統(tǒng)38將它們導(dǎo)向其各自在第二側(cè)26的開關(guān)孔22。這樣，第i個開關(guān)孔22由相互在開關(guān)孔22中相對傳播的LBpi分量與LBsi分量交叉照射。
當開關(guān)孔22未受激時，LBpi的偏振方向轉(zhuǎn)90度，作為帶正交偏振(LBso)的第二側(cè)信道輸出出射。同樣地，LBsi的偏振方向轉(zhuǎn)90度，作為帶平行偏振(LBpo)的第一側(cè)信道輸出出射。
當開關(guān)孔22受激時，開關(guān)孔22中90度排列的液晶分子被擾亂，LBpi與LBsi分量都不旋轉(zhuǎn)。這樣，LBpi通過開關(guān)孔22，以平行偏振狀態(tài)由第二側(cè)26出射，成為LBpo；LBsi通過開關(guān)孔22，以正交偏振由第一側(cè)24出射，成為LBso。由于液晶單元20的各開關(guān)孔22獨自可控，所以可通過旋轉(zhuǎn)偏振或不旋轉(zhuǎn)偏振來切換每條信道λ1……λn。
第一側(cè)的信道輸出由光柵34復(fù)用成第一側(cè)輸出光束(FSo)，同樣地，第二光柵36把第二側(cè)的信道輸出復(fù)用成第二側(cè)輸出光束(SSo)。FSo與SSo被PBS32復(fù)合而將每條信道導(dǎo)入其選擇的端口。
PBS 32根據(jù)LBpo與LBso傳播所沿的路徑16或18，將每條信道導(dǎo)入其選擇的端口。開關(guān)孔22活化時，LBpo沿路徑16傳播，LBso沿路徑18傳播，此時LBpo通過PBS 32進入輸出口60，LBso經(jīng)反射進入輸出口60。因而LBpo和LBso復(fù)合成信道λi并輸出口60。若開關(guān)孔22不活化，則LBpo沿路徑18傳播，LBso沿路徑16傳播，LBpo通過PBS 32導(dǎo)入輸入口50，LBso被PBS 32反射進入輸入口50，這樣LBpo和LBso復(fù)合成信道λi并導(dǎo)入輸入口50。因此，信道通過回射退出輸入口50而導(dǎo)出開關(guān)10，從而可把它卸下。該結(jié)構(gòu)將參照圖2討論。
正如這里實施和圖2所示，揭示的液晶開關(guān)10的示意圖表明本發(fā)明第一實施例的卸口結(jié)構(gòu)。輸入口50和輸出口60分別用準直器52與62接至PBS 32。準直器52對隨機偏振光束LB準直并把它導(dǎo)入PBS 32，輸入光纖54經(jīng)循環(huán)器56接至準直器52，循環(huán)器56接至卸口80，后者又接至輸出光纖82。
圖2中，LB包括三條信道λ1～λ3。如圖所示，信道λ1與λ3處于活化開關(guān)狀態(tài)，信道λ2處于不活化開關(guān)狀態(tài)，這樣信道λ2卸下后被PBS 32經(jīng)輸入口50導(dǎo)出該開關(guān)。由于信道λ2沿光纖54傳播的方向與輸入信號LB相反，所以循環(huán)器56將信道λ2再導(dǎo)入光纖82。另一方面，信道λ1與λ3被導(dǎo)入輸出口60的準直器62而在光纖64中傳播。
正如這里實施和圖3所示，揭示了本發(fā)明第一實施例的增口的操作狀況。圖2與圖3的唯一差別是信道λ2的方向相反。信道λ1與λ3包含在隨機偏振光信號LB中，信道λ2經(jīng)增口70添加，此時，循環(huán)器56將信道λ2與信道λ1和λ3相交織。如圖所示，對所有信道而言，開關(guān)孔22都處于活化狀態(tài)，因而所有信道λ1～λ3均導(dǎo)入輸出口60。
正如這里實施和圖4所示，示出了開關(guān)10的對稱操作能力，例如將增口70接至開關(guān)10的輸出口60，不像圖3那樣接至輸入口50。信道λ2由光纖72導(dǎo)入循環(huán)器66，接著由準直器62把它導(dǎo)入PBS 32，后者將信道λ2與信道λ1和λ3相交織。由于各開關(guān)孔22對信道λ1～λ3都處于活化狀態(tài)，所有信道λ1～λ3都導(dǎo)入輸出口60，這樣，由于PBS 32的對稱性，增口70或卸口80相對PBS32的定位基本上不相干。
正如這里實施和圖5所示，揭示了本發(fā)明第二實施例的液晶開關(guān)示意圖。圖5示出第二實施例在開關(guān)孔22處于活化開關(guān)狀態(tài)時的操作狀況。該例中，輸入口50與小平面322的中心軸12的距離為“D”，輸出口60與小平面324的中心軸14的距離也為D。通過使輸入口50和輸出口60偏離其各自的軸線，可以取消所述實施例中的循環(huán)器。
如圖5所示，PBS 32把信道λ1分成LBp1與LBs1。信號管理系統(tǒng)交叉照射開關(guān)孔22，LBpo1沿路徑16傳播，LBso1沿路徑1 8傳播。注意，LBpo1和LBso1分別與路徑16和18保持著距離D。LBpo通過PBS 32進入輸出口60，LSso反射入輸出口60，因而LBpo1與LBso1復(fù)合成信道λ1而導(dǎo)入輸出口60。
正如這里實施和圖6所示，本發(fā)明的第二實施例表明開關(guān)孔22處于不活化狀態(tài)。PBS 32把信道λ1分成LBp1與LBs1，信號管理系統(tǒng)交叉照射開關(guān)孔22，LBpo1沿路徑18傳播，LBso1沿路徑16傳播。注意，LBpo1與LBso1分別與路徑18和16保持距離D。LBpo通過PBS 32進入卸口80，LBso反射進入卸口80。LBpo1與LBso1再復(fù)合，信道λ1導(dǎo)入卸口80。
正如這里實施和圖7所示，根據(jù)揭示的本發(fā)明第二實施例，示出了PBS 32上各種端口的結(jié)構(gòu)。輸入口50包括在小平面322上接至PBS 32的準直器52，輸出口60包括在小平面324上接至PBS 32的準直器62。增口70與輸出口60分開2D距離，它包括在小平面324上接至PBS 32的準直器72。卸口80與輸入口50分開2D距離，包括在小平面322上接至PBS 32的準直器82。
在圖7所示的例中，信道λ1、λ2與λ4經(jīng)輸入口50導(dǎo)入開關(guān)10，信道λ3經(jīng)增口70導(dǎo)入開關(guān)10?？?20、224與226分別對應(yīng)于信道λ1、λ3與λ4，這些孔都處于活化開關(guān)狀態(tài)。孔222對應(yīng)于信道λ2，且處于不活化狀態(tài)。除了輸入口50偏離卸口80、輸出口60偏離增口70以外，開關(guān)10的操作與第一實施例所述的一樣，因而信道λ1、λ3和λ4導(dǎo)入輸出口60，信道λ2導(dǎo)入卸口80。
正如這里實施和圖8所示，揭示了本發(fā)明第三實施例中N×M液晶矩陣的詳圖。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然明白，根據(jù)網(wǎng)中的光纖數(shù)量和每條光纖載運的信道數(shù)量，可對本發(fā)明的矩陣20作出修正和變化，如矩陣20的每行是一個對應(yīng)于某一光纖網(wǎng)的切換層面，每列對應(yīng)于該網(wǎng)支持的某一信道波長，所以矩陣20支持N×M條信道。
正如這里實施和圖9所示，揭示了本發(fā)明第三實施例中偏振分束器的詳圖。雖然修改了某些機械上的細節(jié)以適應(yīng)圖8所示的矩陣20，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，第三實施例中使用了前兩個實施例所應(yīng)用的PBS 32和衍射光柵對34與36。盡管PBS相同，但是為了接納各種網(wǎng)絡(luò)的光纖，對小平面322和324添上了附加準直器。在本例中，N等于3。輸入口50換成一列輸入口500、502和504。同樣地，有3個卸口(800、802、804)、3個輸出口(600、602、604)和3個增口(700、702與704)。因此，對用圖8所示行R1切換的第一網(wǎng)而言，端口500、600、700與800分別是輸入口、輸出口、增口和卸口。這樣，本發(fā)明第三實施例具有N個支持N個光纖網(wǎng)的層面。
正如這里實施和圖10所示，揭示了本發(fā)明第三實施例中的波長選摻交叉連接器(WSXC)10。WSXC 10包括圖9所示的偏振分束器和圖8所示的N×M液晶矩陣20。圖10的方案把每個層面R1～R3分成顯示清楚的各個視圖，以更方便地示明層面R1～R3之間的互連狀況。通過圖示的互連，WSXC可在各網(wǎng)之間切換波長。R1的卸口800接至R2的增口702、R2的卸口802接至R3的增口704。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，可以包括其它變化與變更，在層面R1、R2和R3之間得到完整的波長互換性。信號管理系統(tǒng)30和層面R1、R2和R3間的互連形成一種光學路由選擇器，它可以將N個隨機偏振光信號中任一信號的M條信號信道的任一信道交叉連接到任一個獨立可控開關(guān)孔。
如圖10所示，含波長λ1，…λi，…λk，…λn的隨機光信號被導(dǎo)入輸入口500，層面R1操作時卸下波長λi與λk，因而λi與λk不出現(xiàn)在出口600，而是從卸口800導(dǎo)出并導(dǎo)入層面R2的增口702。層面R2卸下λk，經(jīng)增口704把它傳給下一層面R3。另一方面，λi由出口602導(dǎo)出而加到層面R2的輸出信號里。最后，λk導(dǎo)入層面R3的出口604。
正如這里實施和圖11A與11B所示，示出了在圖10所示的WSXC 10中沒有波長沖突問題。含波長λi的信號S1導(dǎo)入入口502。如上所述，S1被分成交叉照射孔22的正交分量LBs1和平行分量LBp1，LBs1沿路徑16傳播，LBp1沿路徑18傳播。孔22活化，因而不作偏振旋轉(zhuǎn)，LBp1通過孔22變成LBpo1，LBs1通過孔22變成LBso1，PBS 32將LBpo1與LBso1合并后導(dǎo)入出口602。在圖11B中，含波長λi的第二信號S2被導(dǎo)入增口702，S2分離成交叉照射孔22的正交分量LBs2與平行分量LBp2，LBs2沿路徑18傳播，LBp2沿路徑16傳播?？?2活化，因而不作偏振旋轉(zhuǎn)。LBp2通過孔22變成Lbpo2，LBs2通過孔22變成Lbso2。二者經(jīng)PBS 32合并后導(dǎo)入卸口602。在該圖示中，網(wǎng)絡(luò)控制正利用層面R2將S2由層面R1中繼至層面R3。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，若孔22不活化，將發(fā)生偏轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，S1被卸下，而S2將導(dǎo)入出口602。因此，本發(fā)明的WSXC 10消除了波長沖突問題。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然明白，可對本發(fā)明作各種修正和變更而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明包括本發(fā)明的這些修正與變更，只要它們符合所附利要求及其等效技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種把隨機偏振光信號導(dǎo)入選擇端口的光學裝置，所述隨機偏振光信號包含平行與正交分量，其特征在于，所述光學裝置包括液晶單元，它具有一開關(guān)狀態(tài)、第一側(cè)與第二側(cè)，所述液晶單元被入射于所述第一側(cè)的平行分量和入射于所述第二側(cè)的正交分量交叉照射，所述液晶單元根據(jù)所述開關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生第一側(cè)輸出與第二側(cè)輸出；和信號管理系統(tǒng)，它接至所述液晶單元，所述信號管理系統(tǒng)利用所述第一側(cè)輸出與第二側(cè)輸出，根據(jù)所述開關(guān)狀態(tài)將大致100％的隨機偏振光信號導(dǎo)入選擇的端口。
2.如權(quán)利要求1所述的光學裝置，其特征在于，液晶單元是一扭絞向列型液晶調(diào)制器。
3.如權(quán)利要求1所述的光學裝置，其特征在于，液晶單元是一鐵電液晶調(diào)制器。
4.如權(quán)利要求1所述的光學裝置，其特征在于，隨機偏振光信號包括多個波長，所述多個波長的每個波長定義了一條含平行與正交信道分量的信道。
5.如權(quán)利要求4所述的光學裝置，其特征在于，液晶單元還包括多個開關(guān)孔，所述多個開關(guān)孔的每個開關(guān)孔對應(yīng)于一條信道，所述開關(guān)孔獨立可控，并根據(jù)孔開關(guān)狀態(tài)調(diào)制信道。
6.如權(quán)利要求5所述的光學裝置，其特征在于，開關(guān)孔被第一孔側(cè)的平行信道分量和第二孔側(cè)的正交信道分量交叉照射，從而根據(jù)孔開關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生第一側(cè)信道輸出與第二側(cè)信道輸出。
7.如權(quán)利要求6所述的光學裝置，其特征在于，當開關(guān)孔處于活化孔開關(guān)狀態(tài)時，第一側(cè)信道輸出沿正交方向偏振，第二側(cè)信道輸出沿平行方向偏振。
8.如權(quán)利要求6所述的光學裝置，其特征在于，當開關(guān)孔處于不活化孔開關(guān)狀態(tài)時，第一側(cè)信道輸出沿平行方向偏振，第二側(cè)信道輸出沿正交方向偏振。
9.如權(quán)利要求6所述的光學裝置，其特征在于，信號管理系統(tǒng)還包括輸入口，用于接收隨機偏振光信號；分束合束器，它接至所述輸入口，用于把所述輸入口接收到的隨機偏振光信號分裂成平行與正交分量；第一復(fù)用器，它耦合至所述分束合束器和第一側(cè)，所述第一復(fù)用器把平行分量分離成平行信道分量；和第二復(fù)用器，它耦合至所述分束合束器和第二側(cè)，所述第二復(fù)用器把正交分量分離成正交信道分量。
10.如權(quán)利要求9所述的光學裝置，其特征在于，第一復(fù)用器把第一側(cè)信道輸出復(fù)用成第一側(cè)輸出，第二復(fù)用器把第二側(cè)信道輸出復(fù)用成第二側(cè)輸出。
11.如權(quán)利要求10所述的光學裝置，其特征在于，分束合束器把第一側(cè)輸出與第二側(cè)輸出組合后再形成每條信道，并根據(jù)孔開關(guān)狀態(tài)將該信道導(dǎo)入選擇的端口。
12.如權(quán)利要求9所述的光學裝置，其特征在于，第一復(fù)用器是一光柵，第二復(fù)用器也是一光柵。
13.如權(quán)利要求12所述的光學裝置，其特征在于，第一和第二復(fù)用器接納32條信道。
14.如權(quán)利要求9所述的光學裝置，其特征在于，分束合束器是一偏振分束器。
15.如權(quán)利要求14所述的光學裝置，其特征在于，選擇的端口包括一輸出口和一卸口。
16.如權(quán)利要求15所述的光學裝置，其特征在于，偏振分束器還包括第一小平面，它接至輸入口并具有第一光軸，其中輸入口與所述第一軸偏離距離D；和第二小平面，它接至輸出口并具有第二光軸，其中輸出口偏離所述第二軸所述距離D。
17.如權(quán)利要求16所述的光學裝置，其特征在于，卸口接至第一小平面，使所述卸口與第一光軸分開距離D，并與輸入口分開距離2D。
18.如權(quán)利要求17所述的光學裝置，其特征在于，還包括一增口，增口接至第二小平面，使所述增口與第二光軸分開距離D，并與輸出口分開距離2D。
19.如權(quán)利要求18所述的光學裝置，其特征在于，當卸載信道時，卸口與輸入口光學連接。
20.如權(quán)利要求18所述的光學裝置，其特征在于，當增添信道時，輸出口與增口連接。
21.如權(quán)利要求1所述的光學裝置，其特征在于，液晶單元是一N×M矩陣，其N行、M列獨立可控的開關(guān)孔用于根據(jù)孔開關(guān)狀態(tài)切換N×M條信號信道，其中每條信道由一波長限定，N和M是整數(shù)。
22.如權(quán)利要求21所述的光學裝置，其特征在于，信號管理系統(tǒng)還包括N個輸入口，用于接收N個隨機偏振光信號，每個所述N個輸入口對應(yīng)于N行之一；偏振分束器，它接至所述N個輸入口，用于把N個隨機偏振光信號分裂為N個平行分量和N個正交分量；第一復(fù)用器，它耦合至所述偏振分束器和第一側(cè)，所述第一復(fù)用器把所述N個平行分量的每個平行分量分離成M個平行信道分量，從而向第一側(cè)提供N×M個平行信道分量；和第二復(fù)用器，它在第二側(cè)上耦合至所述偏振分束器，所述第二復(fù)用器把所述N個正交分量的每個正交分量分離成M個正交信道分量，從而向第二側(cè)提供N×M個正交信道分量。
23.如權(quán)利要求22所述的光學裝置，其特征在于，第一與第二復(fù)用器都是光柵。
24.如權(quán)利要求22所述的光學裝置，其特征在于，偏振分束器還包括N個輸出口，用于把N行中每一行的輸出信道導(dǎo)入相應(yīng)的N個輸出波導(dǎo)之一；N個卸口，用于把N行中每一行的卸載信道導(dǎo)入相應(yīng)的N個卸載波導(dǎo)之一；和N個增口，它們對應(yīng)于N行之一，所述N個增口的每個增口把增添信號信道導(dǎo)入所述光學裝置。
25.一種波長選擇的交叉連接設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求21所述的光學裝置；N個輸入口，用于把N個光信號導(dǎo)入如權(quán)利要求21所述的光學裝置，其中所述N個光信號的每個光信號容納多達M條信號信道，從而將對應(yīng)于液晶矩陣N×M個開關(guān)孔的多達N×M條信號信道導(dǎo)入該設(shè)備；和光學路由選擇器，用于把所述M條信號信道的任一信號信道從所述N個隨機偏振光信號的任一光信號交叉連接到任一獨立可控的開關(guān)孔。
26.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于，光學路由選擇器還包括N個卸口，它們光耦合至N行，使所述N個卸口的各卸口對應(yīng)于N行之一，由此從所述N行之一引導(dǎo)多達M條卸載信道；和N個增口，它們光耦合至N行，使所述N個增口的每個增口對應(yīng)于N行之一，從而將多達M條增添信道導(dǎo)向所述N行之一，其中所述N個卸口中多達N-1個卸口耦合至所述N個增口中的N-1個增口，由此把多達M條卸載信道從第J行傳到J+1行，其中J是小于N的整數(shù)。
27.一種把隨機偏振光信號導(dǎo)入光學裝置之選擇端口的方法，所述隨機偏振光信號包含平行與正交分量，所述光學裝置包括一具有開關(guān)狀態(tài)、第一側(cè)和第二側(cè)的液晶單元，其特征在于，所述方法包括以下步驟提供一信號管理系統(tǒng)，該信號管理系統(tǒng)接至所述液晶單元和所述選擇端口；用入射于第一側(cè)的平行分量和入射于第二側(cè)的正交分量交叉照射液晶單元，液晶單元根據(jù)所述開關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生第一側(cè)輸出和第二側(cè)輸出；和為所述信號管理系統(tǒng)提供所述第一側(cè)輸出與第二側(cè)輸出，所述信號管理系統(tǒng)根據(jù)所述開關(guān)狀態(tài)把基本上所有的隨機偏振光信號導(dǎo)入選擇的端口。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，隨機偏振光信號包含多個波長，所述多個波長的每個波長定義一條含平行信道分量與正交信道分量的信道。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，液晶單元還包括多個開關(guān)孔，所述多個開關(guān)孔的每個開關(guān)孔對應(yīng)于一條信道，所述開關(guān)孔獨立可控，并根據(jù)孔開關(guān)狀態(tài)調(diào)制信道。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，交叉照射液晶單元的步驟包括用第一孔側(cè)的平行信道分量和第二孔側(cè)的正交信道分量交叉照射開關(guān)孔，從而根據(jù)孔開關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生第一側(cè)信道輸出與第二側(cè)信道輸出。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟在開關(guān)孔處于活化孔開關(guān)狀態(tài)時，沿正交方向偏振第一側(cè)信道輸出，而沿平行方向偏振第二側(cè)信道輸出。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟在開關(guān)孔處于不活化孔開關(guān)狀態(tài)時，沿平行方向偏振第一側(cè)信道輸出，而沿正交方向偏振第二側(cè)信道輸出。
全文摘要
揭示了一種波分復(fù)用(WDM)交叉連接器。該連接器有選擇地從一光纖網(wǎng)中提取一條或多條信道,并把它們導(dǎo)入選擇的光纖。該交叉連接器還具有增/卸信道的能力。本發(fā)明的交叉連接器具有一種獨特的操作方式。液晶開關(guān)單元(10)由光信號的正交分量(LBpn)與平行分量(LBsn)交叉照射,并將所有信道信號導(dǎo)入選擇的端口(60)。在另一實施例中,液晶單元(20)形成－N×M矩陣,它的多個切換層面可同時接納若干網(wǎng)絡(luò)的通信業(yè)務(wù)。
文檔編號G02F1/31GK1377475SQ00812555
公開日2002年10月30日 申請日期2000年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月7日
發(fā)明者C·尼古拉斯 申請人:康寧股份有限公司