专利名称：容错的光路由选择开关的制作方法
技术领域：
本发明与光信号交换有关，具体地说，与在光通信网络中发送的光信号的空间路由选择和光信号处理有关。
在许多应用中利用光纤来承载光信号。光纤由于具有很大的数据带宽，因此日益显得重要。然而，为了用光纤传送光信号，必需在一系列光纤之间转接光信号，进行路由选择。对于传统的数字电路来说，这种交换希望可用电信号控制。
在光纤互联网络中的光信号可以利用时分多路复用(TDM)、波分多路复用(WDM)和空分多路复用(SDM)等技术进行多路传输。SDM被认为是最重要的光纤路由选择方式之一。SDM光开关的主要应用包括光纤通信、光学陀螺仪、光信号处理和相控阵雷达系统的微波/毫米波信号分配等。这些多路复用方式都需要以一种受控的方法将来自多个信道的光信号转接到一个或多个多路复用信道上去。
提供这种交换的一种方法是将光信号变换成电信号，用常规的电子设备进行交换。随着信息的数据率日益增大，常规的电子交换系统处理光纤所提供的大带宽越来越困难。此外，需要在光、电之间变换信号对数据格式就有所限制，而且也增大了复杂性和成本。
另外一种所谓“全光学”的路由选择/交换技术也已提出，其特征是“数据透明度”高，可以在将信号保持在光形式的情况下将光信号从一个传输信道传送到另一个信道。一种全光技术利用了极化滤光器与极化旋转器相配合来为信号选择路由加以传送。这些系统通常由于极化旋转不够准确而有着信道之间的串话较大的困难。串话是指从一个信道泄漏入另一信道的任何不希望的有害信号。串话所导致的性能恶化在要求工作波长或工作温度范围大的情况下尤其严重。为了使串话大大降低，现有的所有光开关都要求采用质量极好的物质和容差极小的器件。这些物质和器件大大增大了开关的总成本。因此，需要的是一种耐用的开关，它可以用成本比较低的技术实现，同时又具有很好的性能。
市售的有许多种电磁场控光开关。这些开关是以机械、电-光、热-光、声-光、磁-光和半导体这些技术为基础的。机械开关最为广泛地用作路由选择器件，具有相当低的插入损耗和低的串话特性，但交换时间限制在毫秒量级。相反，NiNbO3集成光开关的交换时间在纳秒量级，但它具有高的插入损耗(5dB)、大的串话(20dB)，而且与极化有关。这样，仍需要能有一种信道串话小、与极化关系不大、重新配置(即交换)速度转快的场控光开关。
本发明所提供的与极化无关的可在多个光输入/输出(I/O)口之间执行低串话交换的光路由选择开关解决了以上和其他一些现有技术的问题。由于在交换期间光信号仍保持为光信号，因此降低了系统的复杂性和成本，同时维护了在信号中的光性质。即使在用低成本的器件实现光信号的分解和重新合并时，本发明的健全的设计仍能提供非常小的串话，而且不影响极化纯度。这种设计在大的工作温度和波长范围内保持了它的高性能(即串话小和与极化关系不大)，从而可以作为SDM应用中的理想器件。
简要地说，本发明提供了一种具有多个光输入口的电磁控制的光开关。每个输入口的光信号由一个双折射器件在空间上分解成两个相互平行的正交极化光束。一个场控极化旋转器阵列安置在经分解的光束的光路中，使得射出的光束对的极化设置为两个正交状态之一(即两个光束都为垂直极化或都为水平极化)。一个随后的双折射器件根据光束对的极化在空间上选择路由传送光束对。接在第二双折射器件后的一个第二极化旋转器阵列设置成与第一阵列相反的状态，使得射出的光束分别与它们在射入第一极化旋转器前的输入状态正交。这些光束由一个第三双折射器件合并后形成多个合并的光束送至相应输出口。
或者，本发明也可以安排成一个反射型的开关，利用一个诸如直角棱镜那样的回折反射器使光束回折返回输入口，这样可以只用较少的器件，既降低了成本，又减小了开关的尺寸。
在本说明的附图中
图1为按本发明构成的二维单刀双掷(SPDT)光开关的示意图；图2例示了按本发明构成的三维(SPDT)开关的示意图；图3以平面图形式示出了按本发明构成的双刀双掷(DPDT)光开关；图4以平面图形式示出了SPDT光开关的二维回折型实现方式的两个路由选择状态；图5示出了SPDT光开关的三维回折型实现方式的两个路由选择状态的三维图；图6例示了DPDT光开关的二维回折型实现方式的两个路由选择状态的平面图；以及图7示出了利用一个级联1×2结构构成一个1×3光开关的情况。
1．概述本发明利用一系列光学器件，配置在一些输入口和输出口之间，用来确定一条光路，将一个所述输出口连接到一个所选输入口上。为了说明和理解方便起见，本发明用一些诸如单刀双掷(SPDT，即将单个输入接至两个输出之一)和双刀双掷(DPDT，即将两个输入口有选择地接至两个输出口)之类的简单开关进行说明。然而，可以理解，在这里所说明的这些基本结构可以并联和/或串联起来，提供各种类型的所希望的交换。本发明的低耗高速开关特性加上固有的硬件比较简单本身就有利于通过并联和串联组合这些基本器件构成更为复杂的结构。
本发明的开关将一些提供与极化有关的光束控制的双折射器件与一些极化旋转器或变换器组合在一起，建立所希望的光连接。极化变换器包括一种或几种已知器件，如扭向列液晶旋转器，铁电液晶旋转器，基于π晶粒的液晶旋转器，磁-光法拉第旋转器，电-光极化旋转器等。这些器件的开关速度从几个毫秒到几个纳秒，因此可用于许多不同的系统，满足具体应用的需要。这些和其他类似的基本器件是等效的，可以相互替换，这并不违背本发明的精神实质。
本发明的开关的一个特点是将每个光信号分解为两个正交极化的分量，利用极化旋转器加以转接。本发明采用了一种互补结构，使每个分量通过两个极化旋转器，它们处在相反的工作状态，即其中之一使光信号的极化旋转90度，而另一个对光信号的极化不加旋转。这样，光开关的信道间串话就正比于两个极化旋转器的各自工作状态的消光比之积。所谓消光比定义为处在所需输出极化状态的光能量与处在相反极化状态的光能量之比。每个极化旋转器具有两个消光比，分别与它的两个工作状态(ON和OFF)相应。这样，即使是一个旋转器在一种工作模式具有低的消光比，如果相反模式的消光比高，那么用这个开关仍可达到很小的信道间串话。
本发明的主要优点是能利用任何可实现上述光学器件的技术来获得成本较低的开关。虽然可以采用高成本的高性能器件，但能用较低成本的器件获得优异性能始终是所希望的。合理地设计和配置光学器件可以消除大部分由于任何具体器件的不适当极化旋转和低消光比而引起的串话。可以预期，能采用其他实现极化旋转器和双折射器件的技术(下面将予以说明)，这些技术在实现本发明上都是有用的。
2．SPDT开关图1a和图1b示出了按本发明构成的二维单刀双掷(SPDT或1×2)光开关100的示意图，图中各光路都处于相同的工作平面内。开关100有一个光输入口101，用来接收来自例如光纤(未示出)的光信号。这路光信号将受到控制传送给光输出口102和103之一，将经交换的信号送入其他光纤(未示出)。
在图1a和图1b中，垂直极化用画在光学器件(如器件130和140)之间的黑点表示，而水平极化用画在光学器件之间的粗短线表示。应注意的是，黑圆点和粗短线并不是本发明的物理器件，而只是用来帮助理解的。
通过输入口101进入开关100的光信号由双折射器件130分裂成两个正交的极化。双折射器件130的光轴与光束传播方向斜交，使得光信号在射出双折射器件130时成为一对平行传播的正交极化的光束。用来形成双折射器件130的双折射晶体的晶石可以是(但不必一定是)与光束传播方向垂直。双折射器件130含有一种物值，可使光信号的垂直极化分量通过而不改变行进方向，因为垂直极化波在器件130内是普通波。相反，水平极化波由于双折射的偏离效应而被偏离一个角度。这个偏离角为所选具体物质的众所周知的函数。
极化变换器140分为两个子件，如图1a和图1b中所示的上半件和下半件。这两个子件配置成一个ON(打有斜影线)而另一个OFF。这种结构使两个光束在极化变换器140的出口都成为垂直极化(如图1a中所示)或水平极化(如图1b中所示)。
双折射器件150含有与在图1a和图1b的具体例子中的双折射器件130类似的物质。因为射入双折射器件150的两个光束具有同样的极化，所以这两个光束或者都直接通过不受影响(如图1a中所示)或者都被偏离(如图1b中所示)。器件150的物理尺寸确定了发生的偏离量。
射出双折射器件150的两个光束射入极化旋转器阵列160。极化旋转器阵列160包括四个与上述旋转器阵列140中的类似的元。这四个元用来配合射出双折射器件150的四条可能光路，如图1a和图1b中所示。旋转器阵列160这样加以激励，使得ON/OFF状态与旋转器阵列140的ON/OFF状态相反，或者说互补。这种互补方式的配置使得离开旋转器阵列160的每个光信号分量具有与在进入旋转器140前所存在的相反的极化。
双折射器件170含有与上述器件130和150中的类似的物质。器件170用业将两个光信号分量重新合并为一个与输出口130(图1a)或者与输出口102(图1b)对准的单个信号。
由于器件130、140、150、160和170各都是双向器件，因此开关100在两个方向都可进行工作。也就是说，口102和103也能用作将信号传送入口101的输入端，这样，开关100就用来在任何给定时间选择哪个信号接至口101。
图2a和图2b示出了另一种结构的1×2开关200，其中光路安排在三维中，而不是图1a和图1b那样的二维实现方式。双折射器件250朝向90°使得它的极化本征平面与双折射器件230和270的极化本征平面垂直。此外，极化旋转器240和260是类似的，各都有两个极化子件。
通过输入口201进入开关200的光信号由双折射器件230分裂为两个正交的极化分量(在图2a和图2b中分别用垂直短线和水平短线表示)。极化变换器240分为两个子件，如图2a和图2b中所示。这两个子件配置成一个ON(打有斜影线)而另一个OFF。这种结构使两个光束在极化变换器240的出口都成为垂直极化(如图2a中所示)或水平极化(如图2b中所示)。
双折射器件250含有与在图1a和图1b的具体例子中的双折射器件130、150和170类似的物质，但朝向与以上所指示的不同。因为射入双折射器件250的两个光束具有同样的极化，所以这两个光束或者都直接通过不受影响(如图2a中所示)或者都被偏离(如图2b中所示)。器件250的物理尺寸确定了发生的偏离量。
射出双折射器件250的两个光束射入极化旋转器阵列260。极化旋转器阵列260包括两个子件，基本上与上述旋转器阵列240完全相同。由于开关200是三维工作的，因此只需要两个子件。旋转器阵列260这样加以激励，使得ON/OFF状态与旋转器阵列240的ON/OFF状态相反，或者说互补。这种互补方式的配置使得离开旋转器阵列260的每个光信号分量具有与在进入旋转器240前所存在的相反的极化。
双折射器件270含有与上述其他双折射器件中的类似的物质和结构。器件270用来将两个光信号分量重新合并为一个与输出口203(图2a)或者与输出口202(图2b)对准的单个信号。3．DPDT开美图3a和图3b示出了按本发明构成的双刀双掷(DPDT或2×2)光开关300的示意图。图3a和图3b的DPDT开关300是图1所示SPDT开关100的扩展。开关300中标号的后两位数字与前面所述的开关100中的器件相同的器件在结构上和功能上也都类似。
极化分光器355和直角棱镜356配置在双折射器件350和极化旋转器360之间。此外，极化旋转器件340和360各有四个子件，对开关300中的四个光束的光进行调制。较长的虚线所示的是从来自输入口301的光信号得到的光束，而较短的虚线所示的是从来自输入口302的光信号得到的光束。与光束交叉的粗短线和黑点分别表示水平极化和垂直极化。
双折射器件330将来自输入口301和302的两个光信号各分解为两个正交极化的空间分隔的光束。图3a例示了开关300在将输入口301接至输出口304而将输入口302接至输出口303的情况。在图3a的这种情况下，旋转器340设置成使四个光束在射入双折射器件350时都具有垂直极化。这些垂直极化的光束在双折射器件350中是普通波，直接通过器件350。
在合并过程中，极化分光器355和直角棱镜356将源自口302的光束移到与口303相应之处。直角棱镜356具有一个倾斜的反射表面357，与图3a中所示的下面两个光束对准。下面这两个光束在这个优选实施例中以90°从倾斜表面上反射，然后再由极化分光器355二次反射到与输出口303相应的高度。相反，源自输入口301的光束直接通过器件355而没有受到任何修正或反射。在射出器件355和356时，四个光束仍都保持垂直极化，如图3a中所示。
四子件旋转器360配置成具有与旋转器340相反的状态。旋转器360的输出包括四个极化与进入旋转器340的正交的光信号分量。双折射器件370将上面一对光信号分量合并成一个信号送至输出口303。下面一对光信号分量合并成另一个信号送至输出口304。
图3b例示了开关300在将输入口301接至输出口303而将输入口302接至输出口304的情况。在图3b的这种情况下，旋转器340设置成使四个光束在射入双折射器件350时都具有水平极化。这些水平极化光束在双折射器件350中是非普通波，在通过器件350时被位移了由双折射器件350的厚度决定的位移量。这个空间的位移量选择成使得这些光束处在与输出口303和304相应的高度。在四个经位移的光束通过旋转器360(配置成与旋转器340互补)时，极化成为与进入旋转器340的状态正交，从而被合并后分别送至输出口303和304。图3a和图3b中所示的DPDT开关300保持了一种交叉双通结构，从而可达到低的串话和宽的工作客差。4．回折反射结构前面的这些实施例都是传输型开关，信号的路由主要是根据光束通过的器件的传输性质来选择的。图4a和图4b的开关400示出了本发明的另一个实施例。开关400采用了一种“回折”型路由选择结构，能用较少的光学器件以较小的尺寸实现交换功能。
图4a和图4b示出了按本发明构成的回折式二维SPDT开关400的示意图。开关400的关键器件是一个诸如直角反射棱镜420那样的回折反射器，与传输型开关100相比，它代替了一个双折射器件和一个旋转器。极化旋转器440包括六个子件，用来调制光信号分量的极化状态。这里，开关400具有数量与开关100中的相同的旋转器子件，但具有结构紧凑的优点。此外，在用诸如液晶型极化旋转器那样的空间光调制器作为旋转器件440的情况下，可以通过简单的照相制版处理来实现旋转器件440，从而大大降低了开关400的成本。
旋转器440的子件配置成使得相邻子件具有互补状态。在旋转器件440的右侧，极化状态或者都是垂直极化(图4a)，或者都是水平极化(图4b)。根据所选的是什么极化，这些光路在双折射器件450中或者不受影响(图4a)，或者全被修改(图4b)。光束射出双折射器件450后由直角棱镜反射器420反射回双折射器件450，位置由棱镜反射器420的几何关系确定。第二次通过双折射器件450后，光束再次射入旋转器440，而输出的极化与第一次射入旋转器440前的原来状态正交。然后，光束由双折射器件430重新合并，射至口401-403中所选的那一个。
在图4a中示出的是连接口401和402，而在图4b中示出的是连接口401和403的情况。应注意的是，这些连接是双向的，因此无论哪一个口都可以看作是输入口，而其他口看作是输出口。开关400的这种结构保证了低的串话，因为它取决于极化旋转器的0N/OFF消光比之积，而其中的一个状态是相当高的。
开关400中所采用的回折想法可用于图5所示的三维SPDT开关500。在这里，配置了两个双折射器件530和550，它们的极化本征平面相互垂直。回折是由回折反射器525完成的，在折回途中交换光信号分量。在极化旋转器540中的子件的数量减少为两个，而在图4a和图4b所示的开关400中则为六个。
在图5a中，光波在射出旋转器540后都呈水平极化。这些光束通过双折射器件550下方后，由回折反射器525反射回去，使得光路交换。这两个水平极化光束在双折射器件550内是普通波，因此直接通过而没有空间偏离。然后，这两个光束第二次通过旋转器540，从而输出的极化与它们原来的状态正交。这两个光束由双折射器件530重新合并后在口502输出。
在图5b中，光束在第一次通过旋转器540后都呈垂直极化。这两个光束在被回折反射器525反射后进入双折射器件550，由于它们双折射器件550内是非普通波，因此受到致偏，如图5b中所示。第二次通过旋转器540后，这两个光束的极化与它们原来的状态正交。这两个光束由双折射器件530重新合并后在口503输出。
三维回折型SPDT开关的另一个实施例是将双折射器件550延伸到覆盖了光束的正向和反向传播路径。在这种情况下，对于如图5a中所示的水平极化光束而言，由于它们通过器件550时并不受影响，因此光路与图5a中所示相同。然而，对于如图5b中所示的垂直极化光束而言，它们在正向传播路径中被下移，而与如图5b中所示的在双折射器件550下通过不同。在被回折反射器525回折后的反向传播路径与图5b中所示的相同。这个经延伸的双折射器件使这两个光波具有更大的空间位移，从而允许输出口502和503之间的距离可以大一些。这对于最终封装成品是有利的，因为这样可以放宽对两个口必需靠得很紧的要求。5．回折型DPDT开关图6a和图6b示出了对于图5a和5b所示结构中在图4的极化旋转器640和双极化器件650之间增添一个极化分光器655和棱镜656而形成的回折型DPDT开关。旋转器640包括八个配置成具有互补状态的子件(即相邻子件具有相反的ON/OFF状态)。在图6a中，各光束在第一次通过旋转器640后都呈现为垂直极化。源自口602的两个光波由极化分光器655和棱镜656反射，沿开关600的下侧行进，如图6a中所示。由于这四个光束在双折射器件650内都是普通波，因此都直接通过而没有空间偏离。一个诸如直角棱镜620的回折反射器将这些光束反射折回到双折射器件650。在反向传播的路径中，这些光束再次通过双折射器件650而没有偏离。这四个光束第二次传播至旋转器640，分别通过状态与在第一次通过旋转器640所遇到的互补的子件，从而使得它们的极化成为与它们在第一次射入旋转器640时的状态正交。源自口601和602的各信号分量由双折射器件630重新合并后分别送至口603和604，如图6a中口601-604邻近的双头箭所示。
在图6b中，极化旋转器640转换成互补状态，使得各光束在第一次通过旋转器640后都呈现为水平极化。这四个光束通过分光器655和棱镜656后进入双折射器件650，由于它们都是水平极化，在双折射器件650中受到位移。经直角棱镜反射器620反射后，这些光束折回到双折射器件650，在此再次受到空间位移。旋转器640配置成使射出的光束的极化状态与在正向传播路径中进入旋转器640前存在的极化状态正交。然后，双折射器件630将源自口601的信号分量合并成一个与口604对准的单个光束，而将源自口602的信号分量合并成一个与口603对准的单个光束。6．规模可变的结构很容易改变上面所述的开关100、200、300、400、500和600的规模，提供任何数量的输入和输出口。图7例示了通过将两个SPDT开关100合并在一个集成结构内而提供一个1×3开关700的这种设想。开关700使用了与开关100同样数量的器件，但极化变换器740和760中的子件的数量都增加了，以适应较多的光束数。一个从口702输入的光信号可以从口705或口706输出，这取决于旋转器740和760的状态。口705还接至口701，使得这个光信号进一步还可送至口703或口704。在一个优选实施例中，极化旋转器740和760都是液晶极化旋转器。液晶技术提供了可利用众所周知的照相刻版技术将旋转器740和760模制在若干片段上的优点。因此，可以将单个基片模制成许多子件，从而能用与本发明中的基本SPDT或DPDT中相同的数量的器件构成多个开关。7．结构在以上本发明的各实施例中，由于将每个光信号分解为两个正交的极化分量，每个分量至少两次通过极化旋转器，而两次通过时旋转器的状态是互补的，因此达到了低串话的工作性能。现有技术的设计或者采用单个极化旋转器，或者不用互补结构，使得每个信号分量在通过开关时必需被旋转至少一次。
由于本发明的二次通过体系结构，可能出现的信道间串话取决于至少两个旋转器的每一个的极化消光比之积。这样，按本发明构成的装置无论极化消光比在旋转器的ON或OFF状态保持很高的情况下都能执行极高的消光操作。所以，虽然极化旋转器可能出现有一个状态(无论是ON或OFF)具有低的消光比，但只要相反的状态(无论是ON或OFF)具有高的消光比，按本发明构成的开关仍能达到高的消光比。
适合构成用于这些优选实施例的双折射器件的物质例如有基于方解石、金红石、铌酸锂、YVO4的各种液晶之类。最好是具有以液晶为基础的技术的市售旋转器，当然也能应用其他旋转器技术来满足具体应用的要求，只要旋转器的一个状态具有高的消光比即可。
显然可以理解，本发明并不局限于以上所说明的优选实施例，而是涵盖了其他种种修改和变型，包括与上面所述等效的结构和物质，这些都应属于本发明的专利保护范围之内。
权利要求
1．一种交换光信号的方法，所述方法包括下列步骤提供一个第一输入/输出(I/O)口；提供一个第二I/O口；提供一个第三I/O口；在空间上将一个从第一I/O口接收到的光信号分解成极化相互正交的第一和第二两个分量；将第一分量的极化旋转到与第二分量的极化一致；根据第一和第二分量的极化为第一和第二分量在空间上选择路由加以传送；将第二分量旋转到与第一分量正交；使第一和第二分量通过一个双折射器件，从而将第一和第二分量重新合并成一个与第二和第三I/O口之一对准的单个光信号。
2．权利要求1的方法，其中所述在空间上分解光信号的步骤包括使光信号通过一个双折射器件的步骤．
3．权利要求1的方法，其中所述旋转第一分量的步骤还包括下列步骤使两个分量通过一个可配置的旋转器阵列；通过配置旋转器阵列从两个分量中选择第一分量，使第一分量旋转而使第二分量直接通过。
4．权利要求3的方法，所述方法还包括将一个配置信号加到旋转器阵列上的选择第一分量的步骤。
5．权利要求1的方法，所述方法还包括在将第二分量旋转到与第一分量正交前使第一和第二分量反射的步骤。
6．权利要求1的方法，所述方法还包括下列步骤提供一个第四I/O口；在空间上将一个从第四I/O口接收到的光信号分解成极化相互正交的第三和第四分量；将第三分量的极化旋转到与第四分量的极化一致；根据第三和第四分量的极化在空间上分开地传送第三和第四分量，其中第一、第二、第三和第四分量的极化在空间分开传送步骤之前是相同的；将第四分量旋转到与第三分量正交；以及使第三和第四分量通过双折射器件，从而将第三和第四分量重新合并成一个与第二和第三I/O口之一对准的单个光信号。
7．权利要求6的方法，其中所述在空间上选择路由传送第一、第二、第三和第四分量的步骤包括下列步骤根据第一、第二、第三和第四分量的极化使它们各自位移；以及在位移步骤之后根据第三和第四分量的状态使第三和第四分量反射。
8．一种光开关，所述开关包括一个第一输入/输出(I/O)口；一个具有与第一I/O口耦合的一侧和限定第一和第二光路的另一侧的第一双折射器件；一个与第一双折射器件的另一侧耦合和具有一个第一状态的第一极化旋转器，所述第一极化旋转器与第一光路对准；一个与第一双折射器件的另一侧耦合和具有一个第二状态的第二极化旋转器，所述第二极化旋转器与第二光路对准；一个具有与第一和第二极化旋转器耦合的一侧的第二双折射器件；一个与第二双折射器件的另一侧耦合和具有第二状态的第三极化旋转器，所述第三极化旋转器与第一光路对准；一个与第二双折射器件的另一侧耦合和具有第一状态的第四极化旋转器，所述第四极化旋转器与第二光路对准；以及一个具有与第三和第四极化旋转器耦合的一侧和与第二I/O口耦合的另一侧的第三双折射器件。
9．权利要求8的开关，其中所述第二双折射器件提供取决于极化的第一和第二光路位移，以在第一极化旋转器配置为第二状态而第二极化旋转器配置在第一状态时限定第三和第四光路，所述开关还包括一个与第三双折射器件耦合的第三I/O口；一个耦合在第二双折射器件和第三双折射器件之间、具有第一状态的第五极化旋转器，所述第五极化旋转器与第三光路对准；以及一个耦合在第二双折射器件和第三双折射器件之间、具有第二状态的第六极化旋转器，所述第六极化旋转器与第四光路对准。
10．权利要求9的开关，其中所述第一、第二、第三、第四、第五和第六极化旋转器都是可配置成具有第一或第二状态的。
11．权利要求10的开关，其中第一种配置是使第一I/O口通过第一和第二光路与第二I/O口耦合，而第二种配置是使第一I/O口通过第三和第四光路与第三I/O口耦合。
12．权利要求8的开关，其中所述第二双折射器件相对第一和第三双折射器件转了90°，使得它的极化本征平面与第一和第三双折射器件的极化本征平面垂直。
13．权利要求8的开关，其中所述第一、第二、第三和第四极化旋转器都包括场控液晶旋转器。
14．权利要求8的开关，所述开关还包括一个回折反射器，对准成使第一和第二光路反射和位移到第三双折射器件，其中第二和第三双折射器件集成在一起，而第二双折射器件的另一侧由反射的第一和第二光路限定。
15．一种双刀双掷(DPDT)光开关，所述开关包括一个第一输入口；一个第二输入口；一个与第一和第二输入口耦合的第一双折射器件，所述双折射器件将第一和第二输入口的光信号各分解为在空间上分开的一个水平极化分量和一个垂直极化分量；一个第一极化旋转器阵列，用来将来自第一双折射器件的各信号分量变换成单一的所选极化；一个第二双折射器件，用来根据这些光信号的极化选择路由传送这些光信号；一个分光器，它的一个反射表面定位成只反射一部分从第二双折射器件射出的光信号；一个棱镜，定位成接收来自分光器的反射信号再加以反射；一个第二极化旋转器阵列，用来接收来自棱镜的反射信号和信号以及来自分光器的非反射信号，所述第二极化旋转器安排成使得每个射出的信号的极化与其在射入第一极化旋转器阵列时的极化正交；一个第三双折射器件，用来接收来自第二极化旋转器阵列的光信号，将这些信号合并成第一和第二输出信号；一个第一输出口，用来接收第一输出信号；以及一个第二输出口，用来接收第二输出信号。
16．权利要求15的开关，其中所述第二双折射器件相对第一和第三双折射器件旋转了90°，使得它的极化本征平面与第一和第三双折射器件的极化本征平面垂直。
17．权利要求15的开关，其中所述第一和第二极化旋转器阵列所选择的极化可选择成(1)使第一输入口与第一输出口耦合和使第二输入口与第二输出口耦合，或者(2)使第一输入口与第二输出口耦合和使第二输入口与第一输出口耦合。
18．权利要求15的开关，所述开关还包括一个回折反射器，对准成使由第二双折射器件选择路由加以传送的光信号反射和位移到第三双折射器件，其中第二和第三双折射器件是集成在一起的。
19．权利要求18的开关，其中所述第一和第二旋转器阵列是集成在一起的。
20．一种包括多个光开关的开关矩阵，所述多个光开关每个包括多个I/O口；多个分别与所述多个I/O口一一对应耦合的第一双折射器件，用来限定多条与对应I/O口耦合的光路；多个分别与由双折射器件限定的各光路耦合的场可控极化旋转器，配置成使得在这些旋转器的一侧每条光路中的信号都具有基本相同的极化；以及多个与相应场可控极化旋转器耦合的第二双折射器件，使得每条从一个I/O口至另一个I/O口的光路包括两个互补配置的极化旋转器。
全文摘要
电磁控制的光开关(100)具有多个光输入口(101)。每个输入口(101)的光信号由双折射器件(130)在空间上发解成两个相互平行的正交极化光束。场控极化旋转器阵列(140)安置在经分解的光束的光路中,使得射出的光束对的极化设置为两个正交状态之一(即两个光束都为垂直极化或都为水平极化)。随后的双折射器件(150)根据光束对的极化在空间上选择路由传送光束对。接在第二双折射器件(150)后的第二极化旋转器阵列(160)设置成与第一阵列(140)相反的状态,使得射出的光束分别与它们在射入第一极化旋转器(140)前的输入状态正交。这些光束由双折射器件(170)合并后形成多个合并的光束送至输出口(102,103)。
文档编号H04Q3/52GK1230313SQ97197946
公开日1999年9月29日 申请日期1997年6月30日 优先权日1996年7月23日
发明者伍光义 申请人:乔拉姆技术公司