[发明专利]液晶矩阵增/卸系统

说明书

                            发明背景

1.发明领域

本发明一般涉及增/卸光学开关，尤其涉及以液晶调制器用作开关单元的增/卸开关和交叉连接器。

2.技术背景

第一代光学网络已应用于提供远距离载送高带宽信号的点对点服务，后来对局部环路的馈线通路引入光纤设施以代替铜芯电缆并提供质量更优的电话服务。与此同时，服务提供者经历了数据传输服务需求量增大的局面。为了迎合话音和数据两种服务的需求，推出了SONET和SDH系统。这类系统应用时分复用(TDM)技术对载送话音与数据两种业务的高速数据流进行复用与分离，复用的数据从电学域转换成光学域后以光学方法发射。这种转换应用于网络中每个节点。相反地，输入业务必须从光学域转换成电信号。然而，正在通过该节点的业务也必须转换成电信号，与该节点发出的业务一起复用，然后再转换成光信号。这些光信号受到带宽极限约为10Gb/s的电学域设备的限制。由于对带宽的需求提高了，所以这种方法正在变得不实用。

增大传输容量的一条途径是应用波分复用方法(WDM)。WDM通过载送多条不同波长的信道增大容量。曾经演示过传输容量超过2Tb/s的WDM系统。在光学域中实现切换与路由选择功能，以更高的数据速率变得更有效而更富成本效益。通过对大部分网络业务取消使用电学域设备，还可取消与这类设备相差的成本，这样由于需要的电学域系统更少了，网络的可靠性得以提高。此外，在光学层面执行切换与路由选择功能，减少了对基础电学域设备的需求。只通过某一节点的业务不必以电学方式处理，因为它们将以光学方式传播。由于波长选择交叉连接装置以波长级提供的路由再选择能力强于目前对电学域系统应用的装置，所以还以另一种方式提高了可靠性。

在一种研究过的方法中，将来自输入光纤的光信号导向一衍射光栅，把该信号分成其组成的波长信道。各信道在到达液晶元之前横穿过一偏振器。相对第一偏振器定向成90度的第二偏振器，置于液晶开关的另一侧。液晶单元未受激时，信道转90度，然后第二偏振器发射信号。液晶元受激时，信道不旋转，第二偏振器不发射该信道。如果非偏振信号通过偏振器，它仅发射该信号的一半。因此，应用这种设计时，损失了50％的传输系数。此外，被液晶元阻断的信道因丢失而无法使用。所以，该系统不能应用于增/卸系统。

在研究过的另一种方法，为了补偿损失的50％传输系数，用Wollaston棱镜和半波片将光转换成单一偏振状态。Wollaston棱镜是一种偏振色散元件，对液晶元出射的光按其偏振态加以控制。该法也有一个缺点，即由于棱镜进行了空间分束，所以液晶元出射光束的尺寸要增大一倍。由于Wollaston棱镜的双折射造成不同的焦点并加大了插入损耗波动，所以还存在着固有的不对称性。

因此，要求有一种具有波长选择交叉连接能力的增/卸光学开关，它可以消除作为前述方法特征的50％传输系数损失和服务阻断。还要求有一种能消除Wollaston棱镜和与其相关的缺点的装置。

                            发明内容

本发明针对上述诸问题。本发明的WDM交叉连接法从光纤网中有选择地提取一条或几条信道，并把它们导入一条选择的光纤。本发明具有信道增/卸能力。增补信道添加导入选择的光纤。输入信道取出后导入卸口由网络导向。切换由用光信号的正交与平行分量交叉照射的液晶单元执行，由此消除了50％传输系数损失。在另一实施例中，该液晶单元形成一N×M矩阵，接纳来自若干光纤网的业务。

本发明的一个方面是一种把随机偏振光信号导入一选择端口的光学装置。随机偏振光信号包括平行与正交分量，光学装置包括具有开关状态、第一侧与第二侧的液晶单元，液晶单元被入射于在第一侧的平行分量和入射于第二侧的正交分量交叉照射，而该液晶单元按开关状态产生第一侧与第二侧输出。光学装置还包括与液晶单元相接的信号管理系统，后者用第一侧与第二侧输出按开关状态将几乎100％的随机偏振光信号导入选择的端口。

在另一个方面，本发明包括一种将随机偏振光信号导入光学装置一选择端口的方法。随机偏振光信号包括平行与正交分量，光学装置包括具有开关状态、第一侧与第二侧的液晶单元。本方法包括以下步骤：提供一接至液晶单元与选择端口的信号管理系统，用入射于第一侧的平行分量和入射于第二侧的正交分量交叉照射液晶单元。液晶单元按开关状态产生第一侧与第二侧输出。该方法还包括对信号管理系统提供第一侧与第二侧输出，其中信号管理系统按开关状态将几乎所有的随机偏振光信号导入选择的端口。