一種基于液晶光柵光開關的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通信領域，尤其涉及一種基于液晶光柵的光開關。
【背景技術】
[0002] 在以波分復用技術（Wavelength Division Multiplexing, WDM)為基礎的現有通 信網絡中，網絡的各個節點要完成光-電-光的轉換，仍以電信號處理信息的方式進行交 換。其中的電子件在適應高速、大容量的需求上，存在著諸如帶寬限制、時鐘偏移、嚴重串 話、高功耗等缺點，由此產生了通信網中的"電子瓶頸"現象。為了解決這個問題，人們提出 了全光網（All Optical Network, AON)的概念，全光網以其良好的透明性、波長路由特性、 兼容性和可擴展性，已成為下一代高速寬帶網絡的首選。
[0003] 光交叉連接（Optical Cross Connection, 0XC)是全光網中的核心器件，它與光 分插復用器（Optical Add-Drop Multiplexer, 0ADM)、慘傅光纖放大器（Erbium-doped Optical Fiber Amplifier, EDFA)、衰減器、光纖等器件和設備組成了全光網絡。OXC交換的 是全光信號，它在網絡節點處，對指定波長進行互連，從而有效地利用波長資源，實現波長 重用，也就是使用較少數量的波長，互連較大數量的網絡節點。當光纖中斷或業務失效時， OXC能夠自動完成故障隔離、重新選擇路由和網絡重新配置等操作，使業務不中斷，即它具 有1?速光彳目號的路由選擇、網絡恢復等功能。
[0004] 目前市場上有基于液晶（Liquid Crystal, LC)和偏振分光器（Polarization Beam Splitter, PBS)的0XC，如圖1所示，主要由光準直器、分束器displacer、PBS陣列、LC陣列 組成。光準直器用于輸入和輸出光，Displaycer用于將輸入光轉變為同一偏振光和將輸出 端偏振光稱合進光準直器，PBS用于分、合偏振光，LC用于控制光的偏振方向。通過控制LC 陣列的電壓來控制光在每一節點的偏振方向，從而實現將任意一束輸入光傳輸到所要求的 輸出端口。該技術方案裝配難度大、體積大、成本高。
【發明內容】
[0005] 本發明實施例提供了一種基于液晶光柵的光開關，通過可變偏振光柵實現光交叉 互連，解決了現有技術基于LC和PBS的光交叉互連裝配難度大、體積大、成本高的技術問 題。
[0006] 第一方面，本發明實施例提供了一種光交換裝置，包括輸入準直器、輸出準直器， 還包括：輸入偏振分光器、輸入四分之一波片、輸出四分之一波片、輸出偏振分光器和NXN 液晶光柵陣列，其中，N為大于或等于2的整數；
[0007] 所述輸入偏振分光器置于所述輸入準直器與所述輸入四分之一波片之間，用于將 來自所述輸入準直器的輸入光信號分成兩個具有不同偏振方向的光信號，并將所述兩個具 有不同偏振方向的光信號輸出至所述輸入四分之一波片；
[0008] 所述輸入四分之一波片置于所述輸入偏振分光器與所述NXN液晶光柵陣列之 間，用于接收來自所述輸入偏振分光器的所述兩個具有不同偏振方向的光信號，并將所述 兩個具有不同偏振方向的光信號f禹合成圓偏振光，將所述圓偏振光輸出到所述N X N液晶 光柵陣列；
[0009] 所述NXN液晶光柵陣列置于所述輸入四分之一波片與所述輸出四分之一波片之 間，用于通過NXN液晶光柵陣列中與所述輸入四分之一波片對應的液晶光柵接收來自所 述輸入四分之一波片的所述圓偏振光，并將所述圓偏振光通過選定的傳輸路徑輸出至選定 的輸出四分之一波片；其中，所述選定的傳輸路徑是通過設置NXN液晶光柵陣列中液晶光 柵的電壓來選擇的；
[0010] 所述輸出四分之一波片置于所述NXN液晶光柵陣列與所述輸出偏振分光器之 間，用于將來自所述NXN液晶光柵陣列的圓偏振光分成兩個具有不同偏振方向的光信號， 并將所述兩個具有不同偏振方向的光信號輸出至所述輸出偏振分光器；
[0011] 所述輸出偏振分光器置于所述輸出四分之一波片與所述輸出準直器之間，用于將 來自所述輸出四分之一波片的所述兩個具有不同偏振方向的光信號f禹合進所述輸出準直 器。
[0012] 在第一方面的第一種可能的實現方式中，所述NXN液晶光柵陣列中液晶光柵包 括NXN可變偏振光柵、NXN可變偏振光柵/液晶片組合、NXN聚合物偏振光柵/液晶片/ 聚合物偏振光柵組合、或NXN聚合物偏振光柵/液晶片/聚合物偏振光柵/液晶片組合。
[0013] 結合第一方面，或者第一種可能的實現方式中的任意一種可能的實現方式，在第 二種可能的實現方式中，
[0014] 對于NXN個可變偏振光柵中任一可變偏振光柵，當所述任一可變偏振光柵兩端 所加電壓小于第一閾值電壓時，所述任一可變偏振光柵中的液晶分子形成液晶光柵，對入 射光進行衍射；當所述任一可變偏振光柵兩端電壓大于或等于第一閾值電壓時，所述液晶 分子向由所述任一可變偏振光柵兩端電壓造成的電場方向偏轉，光柵效應消失；
[0015] 在NXN可變偏振光柵中，不需要對入射光進行偏轉的可變偏振光柵兩端電壓被 設置為大于或等于第一閾值電壓；需要對入射光進行偏轉的可變偏振光柵兩端電壓被設置 為小于第一閾值電壓；其中，所述需要對入射光進行偏轉的可變偏振光柵為與所述輸入四 分之一波片對應并且與所述輸出四分之一波片對應的可變偏振光柵，所述不需要對入射光 進行偏轉的可變偏振光柵為NXN可變偏振光柵陣列中除所述需要對入射光進行偏轉的可 變偏振光柵之外的可變偏振光柵。
[0016] 結合第一方面第二種可能的實現方式，在第三種可能的實現方式中，所述需要對 入射光進行偏轉的可變偏振光柵兩端電壓被設置為零。
[0017] 結合第一方面第二種或第三種可能的實現方式中，在第四種可能的實現方式中， 當所述任一可變偏振光柵兩端所加電壓小于第一閾值電壓時，所述任一可變偏振光柵有〇 級、+1級和-1級三個衍射級次；入射的右旋圓偏振光被所述任一可變偏振光衍射到+1級， 變成左旋圓偏振光；入射的左旋圓偏振光被所述任一可變偏振光衍射到-1級，變成右旋圓 偏振光。
[0018] 結合第一方面第二到第四種中任意一種可能的實現方式，在第五種可能的實現方 式中，輸出信號光的圓偏振態與輸出串擾光的圓偏振態相反；其中，通過設置所述液晶片兩 端的電壓來控制入射所述液晶片的光信號的偏振態。
[0019] 結合第一方面第五種可能的實現方式，在第六種可能的實現方式中，
[0020] 當任一液晶片所加電壓小于第二閾值電壓時，所述任一液晶片的輸出光與所述任 一液晶片的輸入光偏振態一致；
[0021] 當所述任一液晶片所加電壓大于或等于第二閾值電壓時，
[0022] 若左旋圓偏振光輸入所述任一液晶片，則所述任一液晶片輸出右旋圓偏振光；
[0023] 若右旋圓偏振光輸入所述任一液晶片，則所述任一液晶片輸出左旋圓偏振光。
[0024] 結合第一方面第五種可能的實現方式，在第七種可能的實現方式中，
[0025] 當任一液晶片所加電壓大于或等于第二閾值電壓時，所述任一液晶片的輸出光與 所述液晶片的輸入光偏振態一致；
[0026] 當所述任一液晶片所加電壓小于第二閾值電壓時，
[0027] 若左旋圓偏振光輸入所述任一液晶片，則所述任一液晶片輸出右旋圓偏振光；
[0028] 若右旋圓偏振光輸入所述任一液晶片，則所述任一液晶片輸出左旋圓偏振光。
[0029] 結合第一方面，或者第一種可能的實現方式中的任意一種可能的實現方式，在第 八種可能的實現方式中，任一聚合物偏振光柵/液晶片/聚合物偏振光柵組合包括：第一聚 合物偏振光柵、第一液晶片和第二聚合物偏振光柵；
[0030] 所述第一聚合物偏振光柵與第二聚合物偏振光柵均為固定光柵；
[0031] 若輸入右旋圓偏振光，則被所述第一聚合物偏振光柵或第二聚合物偏振光柵衍射 到+1級，輸出左旋圓偏振光；若輸入左旋圓偏振光，則被所述第一聚合物偏振光柵或第二 聚合物偏振光柵衍射到-1級，輸出右旋圓偏振光；
[0032] 所述第一液晶片，用于通過設置所述第一液晶片兩端的電壓來控制入射所述液晶 片的光信號的偏轉。
[0033] 結合第一方面第八種可能的實現方式，在第九種可能的實現方式中，
[0034] 當所述第一液晶片所加電壓大于或等于第二閾值電壓時，
[0035] 若左旋圓偏振光輸入所述第一液晶片，則所述第一液晶片輸出右旋圓偏振光；
[0036] 若右旋圓偏振光輸入所述第一液晶片，則所述第一液晶片輸出左旋圓偏振光。
[0037] 不需要對入射光進行偏轉的所述第一液晶片兩端電壓被設置為小于所述第二閾 值電壓；需要對入射光進行偏轉的所述第一液晶片兩端電壓被設置為大于或等于所述第二 閾值電壓；其中，所述需要對入射光進行偏轉的所述第一液晶片為與所述輸入四分之一波 片對應并且與所述輸出四分之一波片對應的所述第一液晶片，所述不