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(xué)開(kāi)關(guān)，尤其涉及以液晶調(diào)制器用作開(kāi)關(guān)單元的增/卸開(kāi)關(guān)和交叉連接器。
2.技術(shù)背景第一代光學(xué)網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用于提供遠(yuǎn)距離載送高帶寬信號(hào)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)服務(wù)，后來(lái)對(duì)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(shí)，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(shí)分復(fù)用(TDM)技術(shù)對(duì)載送話音與數(shù)據(jù)兩種業(yè)務(wù)的高速數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)用與分離，復(fù)用的數(shù)據(jù)從電學(xué)域轉(zhuǎn)換成光學(xué)域后以光學(xué)方法發(fā)射。這種轉(zhuǎn)換應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)。相反地，輸入業(yè)務(wù)必須從光學(xué)域轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。然而，正在通過(guò)該節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)也必須轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，與該節(jié)點(diǎn)發(fā)出的業(yè)務(wù)一起復(fù)用，然后再轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。這些光信號(hào)受到帶寬極限約為10Gb/s的電學(xué)域設(shè)備的限制。由于對(duì)帶寬的需求提高了，所以這種方法正在變得不實(shí)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(guò)載送多條不同波長(zhǎng)的信道增大容量。曾經(jīng)演示過(guò)傳輸容量超過(guò)2Tb/s的WDM系統(tǒng)。在光學(xué)域中實(shí)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(guò)對(duì)大部分網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)取消使用電學(xué)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(xué)域系統(tǒng)更少了，網(wǎng)絡(luò)的可靠性得以提高。此外，在光學(xué)層面執(zhí)行切換與路由選擇功能，減少了對(duì)基礎(chǔ)電學(xué)域設(shè)備的需求。只通過(guò)某一節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)不必以電學(xué)方式處理，因?yàn)樗鼈儗⒁怨鈱W(xué)方式傳播。由于波長(zhǎng)選擇交叉連接裝置以波長(zhǎng)級(jí)提供的路由再選擇能力強(qiáng)于目前對(duì)電學(xué)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(guò)的方法中，將來(lái)自輸入光纖的光信號(hào)導(dǎo)向一衍射光柵，把該信號(hào)分成其組成的波長(zhǎng)信道。各信道在到達(dá)液晶元之前橫穿過(guò)一偏振器。相對(duì)第一偏振器定向成90度的第二偏振器，置于液晶開(kāi)關(guān)的另一側(cè)。液晶單元未受激時(shí)，信道轉(zhuǎn)90度，然后第二偏振器發(fā)射信號(hào)。液晶元受激時(shí)，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(hào)通過(guò)偏振器，它僅發(fā)射該信號(hào)的一半。因此，應(yīng)用這種設(shè)計(jì)時(shí)，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(wú)法使用。所以，該系統(tǒng)不能應(yīng)用于增/卸系統(tǒng)。
在研究過(guò)的另一種方法，為了補(bǔ)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(duì)液晶元出射的光按其偏振態(tài)加以控制。該法也有一個(gè)缺點(diǎn)，即由于棱鏡進(jìn)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(diǎn)并加大了插入損耗波動(dòng)，所以還存在著固有的不對(duì)稱性。
因此，要求有一種具有波長(zhǎng)選擇交叉連接能力的增/卸光學(xué)開(kāi)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(diǎn)的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述諸問(wèn)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(bǔ)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(hào)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(shí)施例中，該液晶單元形成一N×M矩陣，接納來(lái)自若干光纖網(wǎng)的業(yè)務(wù)。
本發(fā)明的一個(gè)方面是一種把隨機(jī)偏振光信號(hào)導(dǎo)入一選擇端口的光學(xué)裝置。隨機(jī)偏振光信號(hào)包括平行與正交分量，光學(xué)裝置包括具有開(kāi)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(kāi)關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生第一側(cè)與第二側(cè)輸出。光學(xué)裝置還包括與液晶單元相接的信號(hào)管理系統(tǒng)，后者用第一側(cè)與第二側(cè)輸出按開(kāi)關(guān)狀態(tài)將幾乎100％的隨機(jī)偏振光信號(hào)導(dǎo)入選擇的端口。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明包括一種將隨機(jī)偏振光信號(hào)導(dǎo)入光學(xué)裝置一選擇端口的方法。隨機(jī)偏振光信號(hào)包括平行與正交分量，光學(xué)裝置包括具有開(kāi)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(hào)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(kāi)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(duì)信號(hào)管理系統(tǒng)提供第一側(cè)與第二側(cè)輸出，其中信號(hào)管理系統(tǒng)按開(kāi)關(guān)狀態(tài)將幾乎所有的隨機(jī)偏振光信號(hào)導(dǎo)入選擇的端口。
以下的詳細(xì)描述將提出本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)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(guò)實(shí)施本文描述的發(fā)明，包括以下的詳細(xì)描述、權(quán)項(xiàng)以及附圖，更容易理解。
應(yīng)該理解，所述的一般說(shuō)明和下面的詳細(xì)描述僅是本發(fā)明的示例，為更好地理解權(quán)項(xiàng)要求的本發(fā)明的特征與特點(diǎn)提供一種概況或框架。包括的附圖用于進(jìn)一步理解本發(fā)明，并結(jié)合在這里構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖示出本發(fā)明的各種實(shí)施例，與描述一起說(shuō)明本發(fā)明的原理與操作。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶開(kāi)關(guān)示意圖；圖2是表示卸口操作的本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶開(kāi)關(guān)示意圖；圖3是表示增口操作的本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶開(kāi)關(guān)示意圖；圖4是表示開(kāi)關(guān)對(duì)稱操作能力的本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶開(kāi)關(guān)示意圖；圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例的液晶開(kāi)關(guān)示意圖；圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例的液晶開(kāi)關(guān)示意圖，其中開(kāi)關(guān)孔未受激勵(lì)；圖7是表示PBS上諸端口排列的本發(fā)明第二實(shí)施例的液晶增/卸開(kāi)關(guān)示意圖；圖8是本發(fā)明第三實(shí)施例的N×M液晶矩陣的詳圖；圖9是本發(fā)明第三實(shí)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(shí)施例激活液晶元時(shí)，信號(hào)的流動(dòng)狀況；和圖11B是一示意圖，表示波長(zhǎng)與圖11A所示信號(hào)波長(zhǎng)一樣的第二增添信號(hào)的流動(dòng)狀況。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述現(xiàn)在詳細(xì)參照本發(fā)明現(xiàn)有的諸較佳實(shí)施例，附圖示出一些實(shí)施例。圖中盡量以同樣的標(biāo)號(hào)表示同樣或同類部件。本發(fā)明一示例實(shí)施例的液晶開(kāi)關(guān)示于圖1，一般標(biāo)為10。
根據(jù)本發(fā)明，液晶開(kāi)關(guān)10包括液晶單元20，它由光信號(hào)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(kāi)關(guān)狀態(tài)導(dǎo)入選擇的端口，還可按開(kāi)關(guān)狀態(tài)導(dǎo)入卸口。需要時(shí)，可增添諸增補(bǔ)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(shí)施例中，液晶單元20形成一N×M矩陣，支持建立多個(gè)切換層，以支持幾個(gè)光纖網(wǎng)。
正如這里實(shí)施和圖1所示，揭示了本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶開(kāi)關(guān)10的示意圖。液晶開(kāi)關(guān)10包括液晶單元20和信號(hào)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(kāi)關(guān)狀態(tài)表征。液晶單元20由輸入光信號(hào)LBp的平行分量和輸入光信號(hào)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(duì)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(kāi)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(hào)信道數(shù)量和開(kāi)關(guān)10的期望切換速度，可對(duì)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(hào)信道。圖1中，液晶單元20包括多個(gè)單獨(dú)可控的開(kāi)關(guān)孔(switching cell)22。平行與正交信號(hào)分量LBp和LBs可以包括多個(gè)波長(zhǎng)λ1～λn，各波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于一條信號(hào)信道。如圖1所示，開(kāi)關(guān)孔22由波長(zhǎng)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(kāi)關(guān)孔22不是處于有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)就是處于無(wú)效開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
如圖1所示，信號(hào)管理系統(tǒng)30包括分束合束器32，它光學(xué)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(lái)自網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)偏振光信號(hào)，還接至輸出60。這樣能把任何輸入信道λ1、λ2，……λn由開(kāi)關(guān)10導(dǎo)入輸出口60。第一復(fù)用器34通過(guò)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(diǎn)是消除了Wollaston棱鏡雙折射所造成的不對(duì)稱和不同焦點(diǎn)。此外，信號(hào)管理系統(tǒng)30容易接納隨機(jī)偏振光信號(hào)而不會(huì)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(jī)偏振光信號(hào)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(gè)分量聚集到其各自開(kāi)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(gè)分量聚焦到其各自的開(kāi)關(guān)孔22上。
開(kāi)關(guān)10的操作如下。包含信道λ1、λ2……λn的隨機(jī)偏振光信號(hào)由網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)入輸入口50，該光信號(hào)沿光軸12進(jìn)入PBS 32。PBS 32讓平行分量LBp通過(guò)并沿第一路徑18傳播，從而分裂該光信號(hào)。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(kāi)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(kāi)關(guān)孔22。這樣，第i個(gè)開(kāi)關(guān)孔22由相互在開(kāi)關(guān)孔22中相對(duì)傳播的LBpi分量與LBsi分量交叉照射。
當(dāng)開(kāi)關(guān)孔22未受激時(shí)，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(dāng)開(kāi)關(guān)孔22受激時(shí)，開(kāi)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(guò)開(kāi)關(guān)孔22，以平行偏振狀態(tài)由第二側(cè)26出射，成為L(zhǎng)Bpo；LBsi通過(guò)開(kāi)關(guān)孔22，以正交偏振由第一側(cè)24出射，成為L(zhǎng)Bso。由于液晶單元20的各開(kāi)關(guān)孔22獨(dú)自可控，所以可通過(guò)旋轉(zhuǎn)偏振或不旋轉(zhuǎn)偏振來(lái)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(kāi)關(guān)孔22活化時(shí)，LBpo沿路徑16傳播，LBso沿路徑18傳播，此時(shí)LBpo通過(guò)PBS 32進(jìn)入輸出口60，LBso經(jīng)反射進(jìn)入輸出口60。因而LBpo和LBso復(fù)合成信道λi并輸出口60。若開(kāi)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(guò)PBS 32導(dǎo)入輸入口50，LBso被PBS 32反射進(jìn)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(guò)回射退出輸入口50而導(dǎo)出開(kāi)關(guān)10，從而可把它卸下。該結(jié)構(gòu)將參照?qǐng)D2討論。
正如這里實(shí)施和圖2所示，揭示的液晶開(kāi)關(guān)10的示意圖表明本發(fā)明第一實(shí)施例的卸口結(jié)構(gòu)。輸入口50和輸出口60分別用準(zhǔn)直器52與62接至PBS 32。準(zhǔn)直器52對(duì)隨機(jī)偏振光束LB準(zhǔn)直并把它導(dǎo)入PBS 32，輸入光纖54經(jīng)循環(huán)器56接至準(zhǔn)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(kāi)關(guān)狀態(tài)，信道λ2處于不活化開(kāi)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(kāi)關(guān)。由于信道λ2沿光纖54傳播的方向與輸入信號(hào)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(zhǔn)直器62而在光纖64中傳播。
正如這里實(shí)施和圖3所示，揭示了本發(fā)明第一實(shí)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(jī)偏振光信號(hào)LB中，信道λ2經(jīng)增口70添加，此時(shí)，循環(huán)器56將信道λ2與信道λ1和λ3相交織。如圖所示，對(duì)所有信道而言，開(kāi)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(shí)施和圖4所示，示出了開(kāi)關(guān)10的對(duì)稱操作能力，例如將增口70接至開(kāi)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(zhǔn)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(kāi)關(guān)孔22對(duì)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(duì)稱性，增口70或卸口80相對(duì)PBS32的定位基本上不相干。
正如這里實(shí)施和圖5所示，揭示了本發(fā)明第二實(shí)施例的液晶開(kāi)關(guān)示意圖。圖5示出第二實(shí)施例在開(kāi)關(guān)孔22處于活化開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)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(guò)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(shí)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(hào)管理系統(tǒng)交叉照射開(kāi)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(guò)PBS 32進(jìn)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(shí)施和圖6所示，本發(fā)明的第二實(shí)施例表明開(kāi)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(hào)管理系統(tǒng)交叉照射開(kāi)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(guò)PBS 32進(jìn)入卸口80，LBso反射進(jìn)入卸口80。LBpo1與LBso1再?gòu)?fù)合，信道λ1導(dǎo)入卸口80。
正如這里實(shí)施和圖7所示，根據(jù)揭示的本發(fā)明第二實(shí)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(zhǔn)直器52，輸出口60包括在小平面324上接至PBS 32的準(zhǔn)直器62。增口70與輸出口60分開(kāi)2D距離，它包括在小平面324上接至PBS 32的準(zhǔn)直器72。卸口80與輸入口50分開(kāi)2D距離，包括在小平面322上接至PBS 32的準(zhǔn)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(kāi)關(guān)10，信道λ3經(jīng)增口70導(dǎo)入開(kāi)關(guān)10。孔220、224與226分別對(duì)應(yīng)于信道λ1、λ3與λ4，這些孔都處于活化開(kāi)關(guān)狀態(tài)?？?22對(duì)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(kāi)關(guān)10的操作與第一實(shí)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(shí)施和圖8所示，揭示了本發(fā)明第三實(shí)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(yùn)的信道數(shù)量，可對(duì)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(gè)對(duì)應(yīng)于某一光纖網(wǎng)的切換層面，每列對(duì)應(yīng)于該網(wǎng)支持的某一信道波長(zhǎng)，所以矩陣20支持N×M條信道。
正如這里實(shí)施和圖9所示，揭示了本發(fā)明第三實(shí)施例中偏振分束器的詳圖。雖然修改了某些機(jī)械上的細(xì)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(shí)施例中使用了前兩個(gè)實(shí)施例所應(yīng)用的PBS 32和衍射光柵對(duì)34與36。盡管PBS相同，但是為了接納各種網(wǎng)絡(luò)的光纖，對(duì)小平面322和324添上了附加準(zhǔn)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(gè)卸口(800、802、804)、3個(gè)輸出口(600、602、604)和3個(gè)增口(700、702與704)。因此，對(duì)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(shí)施例具有N個(gè)支持N個(gè)光纖網(wǎng)的層面。
正如這里實(shí)施和圖10所示，揭示了本發(fā)明第三實(shí)施例中的波長(zhǎng)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(gè)層面R1～R3分成顯示清楚的各個(gè)視圖，以更方便地示明層面R1～R3之間的互連狀況。通過(guò)圖示的互連，WSXC可在各網(wǎng)之間切換波長(zhǎng)。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(zhǎng)互換性。信號(hào)管理系統(tǒng)30和層面R1、R2和R3間的互連形成一種光學(xué)路由選擇器，它可以將N個(gè)隨機(jī)偏振光信號(hào)中任一信號(hào)的M條信號(hào)信道的任一信道交叉連接到任一個(gè)獨(dú)立可控開(kāi)關(guān)孔。
如圖10所示，含波長(zhǎng)λ1，…λi，…λk，…λn的隨機(jī)光信號(hào)被導(dǎo)入輸入口500，層面R1操作時(shí)卸下波長(zhǎng)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(hào)里。最后，λk導(dǎo)入層面R3的出口604。
正如這里實(shí)施和圖11A與11B所示，示出了在圖10所示的WSXC 10中沒(méi)有波長(zhǎng)沖突問(wèn)題。含波長(zhǎng)λi的信號(hào)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?？?2活化，因而不作偏振旋轉(zhuǎn)，LBp1通過(guò)孔22變成LBpo1，LBs1通過(guò)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(zhǎng)λi的第二信號(hào)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。孔22活化，因而不作偏振旋轉(zhuǎn)。LBp2通過(guò)孔22變成Lbpo2，LBs2通過(guò)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(zhǎng)沖突問(wèn)題。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然明白，可對(duì)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(jī)偏振光信號(hào)導(dǎo)入選擇端口的光學(xué)裝置，所述隨機(jī)偏振光信號(hào)包含平行與正交分量，其特征在于，所述光學(xué)裝置包括液晶單元，它具有一開(kāi)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(kāi)關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生第一側(cè)輸出與第二側(cè)輸出；和信號(hào)管理系統(tǒng)，它接至所述液晶單元，所述信號(hào)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(kāi)關(guān)狀態(tài)將大致100％的隨機(jī)偏振光信號(hào)導(dǎo)入選擇的端口。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)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(xué)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(xué)裝置，其特征在于，隨機(jī)偏振光信號(hào)包括多個(gè)波長(zhǎng)，所述多個(gè)波長(zhǎng)的每個(gè)波長(zhǎng)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(xué)裝置，其特征在于，液晶單元還包括多個(gè)開(kāi)關(guān)孔，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)孔的每個(gè)開(kāi)關(guān)孔對(duì)應(yīng)于一條信道，所述開(kāi)關(guān)孔獨(dú)立可控，并根據(jù)孔開(kāi)關(guān)狀態(tài)調(diào)制信道。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)裝置，其特征在于，開(kāi)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(kāi)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(xué)裝置，其特征在于，當(dāng)開(kāi)關(guān)孔處于活化孔開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，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(xué)裝置，其特征在于，當(dāng)開(kāi)關(guān)孔處于不活化孔開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，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(xué)裝置，其特征在于，信號(hào)管理系統(tǒng)還包括輸入口，用于接收隨機(jī)偏振光信號(hào)；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(jī)偏振光信號(hào)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(xué)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(xué)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(kāi)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(kāi)距離D，并與輸入口分開(kāi)距離2D。
18.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)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(kāi)距離D，并與輸出口分開(kāi)距離2D。
19.如權(quán)利要求18所述的光學(xué)裝置，其特征在于，當(dāng)卸載信道時(shí)，卸口與輸入口光學(xué)連接。
20.如權(quán)利要求18所述的光學(xué)裝置，其特征在于，當(dāng)增添信道時(shí)，輸出口與增口連接。
21.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，液晶單元是一N×M矩陣，其N行、M列獨(dú)立可控的開(kāi)關(guān)孔用于根據(jù)孔開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換N×M條信號(hào)信道，其中每條信道由一波長(zhǎng)限定，N和M是整數(shù)。
22.如權(quán)利要求21所述的光學(xué)裝置，其特征在于，信號(hào)管理系統(tǒng)還包括N個(gè)輸入口，用于接收N個(gè)隨機(jī)偏振光信號(hào)，每個(gè)所述N個(gè)輸入口對(duì)應(yīng)于N行之一；偏振分束器，它接至所述N個(gè)輸入口，用于把N個(gè)隨機(jī)偏振光信號(hào)分裂為N個(gè)平行分量和N個(gè)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(gè)平行分量的每個(gè)平行分量分離成M個(gè)平行信道分量，從而向第一側(cè)提供N×M個(gè)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(gè)正交分量的每個(gè)正交分量分離成M個(gè)正交信道分量，從而向第二側(cè)提供N×M個(gè)正交信道分量。
23.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)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(xué)裝置，其特征在于，偏振分束器還包括N個(gè)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(gè)輸出波導(dǎo)之一；N個(gè)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(gè)卸載波導(dǎo)之一；和N個(gè)增口，它們對(duì)應(yīng)于N行之一，所述N個(gè)增口的每個(gè)增口把增添信號(hào)信道導(dǎo)入所述光學(xué)裝置。
25.一種波長(zhǎng)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(xué)裝置；N個(gè)輸入口，用于把N個(gè)光信號(hào)導(dǎo)入如權(quán)利要求21所述的光學(xué)裝置，其中所述N個(gè)光信號(hào)的每個(gè)光信號(hào)容納多達(dá)M條信號(hào)信道，從而將對(duì)應(yīng)于液晶矩陣N×M個(gè)開(kāi)關(guān)孔的多達(dá)N×M條信號(hào)信道導(dǎo)入該設(shè)備；和光學(xué)路由選擇器，用于把所述M條信號(hào)信道的任一信號(hào)信道從所述N個(gè)隨機(jī)偏振光信號(hào)的任一光信號(hào)交叉連接到任一獨(dú)立可控的開(kāi)關(guān)孔。
26.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于，光學(xué)路由選擇器還包括N個(gè)卸口，它們光耦合至N行，使所述N個(gè)卸口的各卸口對(duì)應(yīng)于N行之一，由此從所述N行之一引導(dǎo)多達(dá)M條卸載信道；和N個(gè)增口，它們光耦合至N行，使所述N個(gè)增口的每個(gè)增口對(duì)應(yīng)于N行之一，從而將多達(dá)M條增添信道導(dǎo)向所述N行之一，其中所述N個(gè)卸口中多達(dá)N-1個(gè)卸口耦合至所述N個(gè)增口中的N-1個(gè)增口，由此把多達(dá)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(jī)偏振光信號(hào)導(dǎo)入光學(xué)裝置之選擇端口的方法，所述隨機(jī)偏振光信號(hào)包含平行與正交分量，所述光學(xué)裝置包括一具有開(kāi)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(hào)管理系統(tǒng)，該信號(hào)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(kāi)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(hào)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(hào)管理系統(tǒng)根據(jù)所述開(kāi)關(guān)狀態(tài)把基本上所有的隨機(jī)偏振光信號(hào)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(jī)偏振光信號(hào)包含多個(gè)波長(zhǎng)，所述多個(gè)波長(zhǎng)的每個(gè)波長(zhǎng)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(gè)開(kāi)關(guān)孔，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)孔的每個(gè)開(kāi)關(guān)孔對(duì)應(yīng)于一條信道，所述開(kāi)關(guān)孔獨(dú)立可控，并根據(jù)孔開(kāi)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(kāi)關(guān)孔，從而根據(jù)孔開(kāi)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(kāi)關(guān)孔處于活化孔開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，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(kāi)關(guān)孔處于不活化孔開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，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(dú)特的操作方式。液晶開(kāi)關(guān)單元(10)由光信號(hào)的正交分量(LBpn)與平行分量(LBsn)交叉照射,并將所有信道信號(hào)導(dǎo)入選擇的端口(60)。在另一實(shí)施例中,液晶單元(20)形成－N×M矩陣,它的多個(gè)切換層面可同時(shí)接納若干網(wǎng)絡(luò)的通信業(yè)務(wù)。
文檔編號(hào)G02F1/31GK1377475SQ00812555
公開(kāi)日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2000年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月7日
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