專利名稱：利用斷開電壓控制對(duì)波長(zhǎng)可選交接裝置作波長(zhǎng)補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> 背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及光學(xué)開關(guān)，尤其涉及液晶光學(xué)開關(guān)。
2.技術(shù)背景扭絞(TN)和超扭絞(STN)向列型液晶器件是眾所周知的且被用于各種場(chǎng)合。TN/STN器件最常用于顯示領(lǐng)域，但已提議將其用于光通信。
向列型液晶單元包括一些定向?qū)?alignment layer)，它們使液晶分子形成一個(gè)90°的螺旋。螺旋起波導(dǎo)作用。不加電壓時(shí)，絕熱跟蹤使偏振光信號(hào)大致旋轉(zhuǎn)90°。當(dāng)對(duì)單元施加功率時(shí)，液晶分子的螺旋取向被破壞，偏振光信號(hào)通過單元時(shí)不旋轉(zhuǎn)。
為使光學(xué)開關(guān)或波長(zhǎng)可選擇的交接器件切實(shí)可行，它們必須具有低的信道內(nèi)串?dāng)_。被允許的最大串?dāng)_量約為-35 dB。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員正在規(guī)范串?dāng)_小于-40 dB的系統(tǒng)。平行偏振板之間LC單元的串?dāng)_量度是透射率。
透射率及其倒數(shù)消光比直接與LC單元的螺旋旋轉(zhuǎn)度相關(guān)。使偏振光信號(hào)旋轉(zhuǎn)90°的LC單元的透射率為零，消化比為無窮大。這種情況稱為“最小狀態(tài)”，下面將對(duì)其作更詳細(xì)的討論。但實(shí)際上并不存在具有完美90°螺旋的單元。因此，如上所述，LC單元使偏振光信號(hào)旋轉(zhuǎn)大約90°。例如，當(dāng)LC單元旋轉(zhuǎn)一正交偏振光信號(hào)時(shí)，信號(hào)的大部分變成一平行偏振信號(hào)，由于旋轉(zhuǎn)不是精確90°，所以留有一正交分量。正交分量透過單元，成為通信信道中的信道內(nèi)串?dāng)_。顯然，當(dāng)輸入信號(hào)是平行偏振信號(hào)時(shí)，結(jié)果類似；留有一平行分量。
已考慮的一種方法是在光學(xué)開關(guān)中使用一個(gè)楔形向列型液晶單元，楔形單元垂直于光束放置。在使用期間，沿垂直于光束的方向滑動(dòng)楔形單元，改變單元的有效厚度，以達(dá)到最小狀態(tài)。此方法具有一些嚴(yán)重的缺點(diǎn)。由于最小狀態(tài)(參見下面的式(2))依賴于波長(zhǎng)，所以需要不同的厚度來達(dá)到各個(gè)波長(zhǎng)信道的最小狀態(tài)。一種不切實(shí)際的設(shè)計(jì)是一種多單元的液晶陣列，其中，每個(gè)單元具有不同厚度或者楔形形狀。為此，需要為每個(gè)單元提供不同的機(jī)械致動(dòng)器。由于這些因素，設(shè)計(jì)最多局限于幾個(gè)波長(zhǎng)。另一個(gè)缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)的可靠性。它是通過機(jī)械方式移動(dòng)單元將其調(diào)諧到最小狀態(tài)的。移動(dòng)各部件會(huì)發(fā)生疲勞，并最終失效。
因此，需要一種光學(xué)開關(guān)或波長(zhǎng)可選的交接器(WSXC)，它具有一個(gè)由LC單元組成的陣列，各LC單元可單獨(dú)、動(dòng)態(tài)地調(diào)諧，以提供可接受的串?dāng)_程度。需要一種LC器件，無需移動(dòng)各單元或其光束就能對(duì)其進(jìn)行調(diào)諧。另外，需要一種能夠支持許多波長(zhǎng)信道的器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明滿足上述需求，揭示了一種可調(diào)諧的液晶開關(guān)，該開關(guān)只用電子補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)小于-40dB的信道內(nèi)串?dāng)_。結(jié)合溫度粗調(diào)和電子補(bǔ)償可以提供小于-50dB的串?dāng)_。其實(shí)現(xiàn)方法是，設(shè)計(jì)液晶器件的厚度，使最小狀態(tài)出現(xiàn)在最大工作波長(zhǎng)和最大溫度下。因此，用電子補(bǔ)償可以在所有工作波長(zhǎng)和溫度下調(diào)諧液晶器件。
本發(fā)明的一個(gè)方面是一種引導(dǎo)光信號(hào)的光學(xué)器件。該光學(xué)器件包括一個(gè)用于調(diào)制光信號(hào)的液晶元件，液晶元件用斷開狀態(tài)時(shí)的消光比來表征。該光學(xué)器件還包括一個(gè)與液晶元件相連的電壓控制器，它為斷開狀態(tài)下的液晶元件提供偏壓，驅(qū)使消化比達(dá)到一最小狀態(tài)。
在另一方面，本發(fā)明包括一種在光學(xué)器件中引導(dǎo)光信號(hào)的方法。所述光學(xué)器件包括用于切換光信號(hào)的液晶元件，而液晶元件用斷開狀態(tài)時(shí)的消光比來表征。所述方法包括以下步驟提供與液晶元件相連的電壓控制器，以便為液晶單元提供偏壓；以及在斷開狀態(tài)下為液晶元件提供一偏壓，驅(qū)使消光比達(dá)到一最小狀態(tài)。
在另一方面，本發(fā)明包括一種用于引導(dǎo)光信號(hào)的光學(xué)器件的制造方法。該方法包括以下步驟提供用于切換光信號(hào)的液晶元件，所述液晶元件的厚度“d”使消光比的最小狀態(tài)出現(xiàn)在光信號(hào)的最大工作波長(zhǎng)以及大于光學(xué)器件最大工作溫度的溫度下。該方法還包括提供與液晶元件相連的電壓控制器，電壓控制器在斷開狀態(tài)下為液晶元件提供一偏壓，對(duì)于短于最大工作波長(zhǎng)的工作波長(zhǎng)和低于最大工作溫度的溫度，驅(qū)使消光比達(dá)到最小狀態(tài)。
在以后的詳細(xì)描述中將敘述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員通過閱讀這些描述或者實(shí)施本文所述的發(fā)明，具體包括以下的詳細(xì)說明、權(quán)利要求書和附圖，很容易部分地明白這些特征和優(yōu)點(diǎn)。
附圖概述

圖1是一示意圖，示出了依照本發(fā)明第一實(shí)施例的可調(diào)諧液晶開關(guān)；圖2是一曲線圖，示出了液晶單元消光比與厚度的關(guān)系，說明了最小狀態(tài)；圖3是一曲線圖，示出了串?dāng)_與電壓的關(guān)系，說明選擇LC單元厚度對(duì)最小狀態(tài)的重要性；圖4是一曲線圖，示出了消光比與溫度的關(guān)系，說明溫度變化效應(yīng)；圖5是一曲線圖，示出了在一溫度范圍內(nèi)提供-40dB消光比所需要的偏壓；圖6是一曲線圖，示出了當(dāng)在各種溫度下對(duì)一波長(zhǎng)范圍作電壓補(bǔ)償時(shí)的消光比；圖7是一曲線圖，示出了在54℃保持-40dB消光比的電壓與波長(zhǎng)的關(guān)系；圖8是一曲線圖，示出了在57℃保持-40dB消光比的電壓與波長(zhǎng)的關(guān)系；圖9是一曲線圖，示出了在59℃保持-40dB消光比的電壓與波長(zhǎng)的關(guān)系；圖10是一示意圖，示出了依照本發(fā)明第一實(shí)施例的可調(diào)諧液晶開關(guān)的電子控制器；圖11是一示意圖，示出了依照本發(fā)明第一實(shí)施例的WSXC；圖12是一示意圖，示出了依照本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)監(jiān)測(cè)信道。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述現(xiàn)在詳細(xì)參照本發(fā)明目前較佳的實(shí)施例，附圖對(duì)其作了例示。在任何可能的地方，附圖始終用相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的部分。圖1示出了本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例，它一般始終用標(biāo)號(hào)10表示。
依照本發(fā)明，可調(diào)諧液晶開關(guān)10包括電子控制器30，它提供的電子驅(qū)動(dòng)方案只用電子補(bǔ)償來獲得小于-40dB的信道內(nèi)低串?dāng)_。結(jié)合粗調(diào)溫度調(diào)諧和電子補(bǔ)償兩者可以提供小于-50dB的串?dāng)_。還提供一光學(xué)監(jiān)測(cè)器，用于監(jiān)測(cè)信道內(nèi)串?dāng)_，保持低信道內(nèi)串?dāng)_。
如這里所實(shí)施的和圖1所示的，揭示了可調(diào)諧液晶開關(guān)10的示意圖。開關(guān)10包括與電子控制器30相連的液晶(LC)單元20。本發(fā)明的一個(gè)突出特點(diǎn)與設(shè)計(jì)LC單元20相關(guān)。LC單元20包括玻璃片202和212，它們具有透光性，且用作LC單元中各部件的外殼。電極204和210分別形成于玻璃片202和212的內(nèi)側(cè)。介電定向?qū)?06和208分別位于電極204和210上。向列液晶材料200放在定向?qū)?06和208之間。電極204和210還與電子控制器電氣連接。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，定向?qū)?06和208的表面使液晶分子對(duì)齊，形成一個(gè)扭絞大約90°的螺旋。如在上述發(fā)明背景部分中討論的，螺旋起波導(dǎo)功能。放置在定向?qū)?06和208之間的液晶材料200的厚度“d”在本發(fā)明設(shè)計(jì)中很重要。
在有些情形中，可以控制LC單元20的參數(shù)來獲得最小狀態(tài)，最小狀態(tài)的消光比在理論上可以達(dá)到無窮大。對(duì)于夾在平行偏振器之間的90°TN LC單元，透射率為T=IoutIin=sin2[π21+u2]1+u2----(1)]]>其中因子u為u=2dλΔn----(2)]]>其中d是圖1所示的單元厚度，λ是波長(zhǎng)，Δn是LC雙折射率。由式1可知，當(dāng)u增大時(shí)，透射率變小。但只有在滿足下式的離散條件下假設(shè)為零 如這里所實(shí)施的和圖2所示的，液晶單元的消光比與厚度的曲線圖說明合適的LC單元設(shè)計(jì)很重要。如圖2所示，在實(shí)踐中，最小狀態(tài)90的消光比可以在50dB至90dB以上之間的范圍內(nèi)。當(dāng)?shù)仁?3)成立時(shí)，出現(xiàn)最小狀態(tài)90。因此，如果LC單元20可以保持在最小狀態(tài)，或者在該狀態(tài)附近，那么將獲得液晶開關(guān)10中所需的低串?dāng)_(低透射率-高消光比)。在最小狀態(tài)建立和保持LC單元20存在幾個(gè)障礙。首先，單元厚度的制造工藝不精確。其次，雙折射率Δn高度依賴于溫度。第三，多波長(zhǎng)系統(tǒng)中的每個(gè)波長(zhǎng)/信道必須單獨(dú)調(diào)諧。如果適當(dāng)設(shè)計(jì)LC單元20，可以通過電子設(shè)備克服這些障礙。
為了使電子補(bǔ)償起作用，必須用合適的厚度“d”設(shè)計(jì)LC單元20，使最長(zhǎng)工作波長(zhǎng)的最小狀態(tài)出現(xiàn)在剛好大于最大工作溫度的溫度下。這對(duì)于確保電壓在所有波長(zhǎng)和工作溫度上的可調(diào)性是非常重要的。注意，可以將LC單元20設(shè)計(jì)為第一、第二或任何最小狀態(tài)，并獲得類似的結(jié)果。于是，對(duì)于“斷開”狀態(tài)下的每個(gè)信道，可以施加具有RMS電壓Voff，RMS(λn，T)的ac信號(hào)，將單元調(diào)諧到其波長(zhǎng)和溫度下的最小狀態(tài)。交流波形并不嚴(yán)格，因?yàn)長(zhǎng)C單元響應(yīng)于信號(hào)的RMS值。當(dāng)對(duì)單元施加較小的交流信號(hào)時(shí)，LC分子略微傾斜，不破壞90°扭絞的“絕熱跟蹤”。傾斜作用是一較小的雙折射率Δn。因此，可以用小電壓調(diào)諧到最小狀態(tài)。
對(duì)于“接通”狀態(tài)下的每個(gè)象素/信道，施加具有較大RMS電壓Von，rms(≈10VRMS)的交流信號(hào)，因?yàn)榇穗妷翰皇切诺啦ㄩL(zhǎng)或溫度的函數(shù)。
如這里所實(shí)施的和圖3所示的，揭示了串?dāng)_與電壓的曲線圖，說明為L(zhǎng)C單元20選擇合適厚度的重要性。繪制線200(1570nm信號(hào))表示不適當(dāng)設(shè)計(jì)的LC單元。由于未將此厚度選擇成使最小狀態(tài)出現(xiàn)在剛好大于最大工作溫度的最大溫度的最長(zhǎng)工作波長(zhǎng)下，所以任何電子補(bǔ)償都不能將單元驅(qū)使到最小狀態(tài)。繪制線202(1530nm信號(hào))和204(1550nm信號(hào))說明了適當(dāng)設(shè)計(jì)的LC單元20的好處。大約在1.4Vrms，繪制線202被驅(qū)使到最小狀態(tài)，而大約在0.9Vrms，繪制線204被驅(qū)使到最小狀態(tài)。圖3還示出了Voff，RMS(λn，T)對(duì)波長(zhǎng)的依賴關(guān)系。
如這里實(shí)施的和圖4與圖5所示的，揭示了通過振幅調(diào)制只用電補(bǔ)償對(duì)LC單元20的測(cè)量結(jié)果。圖4是一曲線圖，示出了LC單元20在各種波長(zhǎng)下峰值消光比(單位為dB)與溫度的關(guān)系，其中LC單元20的厚度選擇為在大約80℃下給出第一最小狀態(tài)。圖5是一曲線圖，示出了為保持-40dB消光比所需的各種波長(zhǎng)情況下，最佳“斷開”電壓作為溫度函數(shù)的變化。注意，RMS電壓必須精確到±10mV以內(nèi)。
為了獲得大于-40dB的消光比，將溫度粗調(diào)與上述電補(bǔ)償相結(jié)合。在本發(fā)明中，在大約6℃的有限區(qū)域內(nèi)調(diào)節(jié)溫度，并且選擇LC單元的厚度，使最小狀態(tài)處于最大控制溫度值的最長(zhǎng)工作波長(zhǎng)。同樣，確保電壓在所有工作波長(zhǎng)上可調(diào)諧是很重要的。
如這里實(shí)施的以及圖6-9所示的，提供了用電補(bǔ)償和熱調(diào)節(jié)對(duì)LC單元20的測(cè)量結(jié)果。因此，當(dāng)在最佳溫度范圍內(nèi)進(jìn)行電補(bǔ)償時(shí)，性能有改善。
圖6是一曲線圖，示出了在各種溫度下消光比與波長(zhǎng)的關(guān)系。峰值最佳溫度大約為61℃。如圖6所示，在63℃下，對(duì)于較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，消光比迅速下降，因?yàn)殡娧a(bǔ)償變得無效。
圖7-9是高低繪圖，說明了分別對(duì)于54℃、57℃和59℃為保持-40dB消光比所需的電壓范圍。在圖7中，工作溫度為54℃。施加波形的精度必須是+10mV。在圖8，溫度升至57℃。注意，當(dāng)波長(zhǎng)增大時(shí)，電壓范圍也增大。在圖9中，溫度是59℃。當(dāng)波長(zhǎng)增大到1570nm時(shí)，偏壓的精度不是嚴(yán)重問題，只要處于0.5伏內(nèi)，就可以保持高消光比(＞40dB)。
如這里實(shí)施的以及圖10所示的，可調(diào)諧液晶開關(guān)10包括與電子控制器30相連的液晶器件200。電子控制器30與溫度補(bǔ)償模塊34相連，而后者將LC器件200保持在一預(yù)定的環(huán)境溫度下。電子控制器30與網(wǎng)絡(luò)接口相連。網(wǎng)絡(luò)接口不是本發(fā)明的一部分，但本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，開關(guān)10通過網(wǎng)絡(luò)接口接收來自網(wǎng)絡(luò)的切換和配置信息。
電子控制器30包括溫度傳感器32，該傳感器與LC器件200相連，并測(cè)量開關(guān)10所處工作環(huán)境的環(huán)境溫度。傳感器32與模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器302相連。模擬溫度值鎖存在A/D轉(zhuǎn)換器302中，并被轉(zhuǎn)換成數(shù)字字。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，這兩項(xiàng)功能可以合并在單個(gè)器件中。另外，這些功能也可以結(jié)合在處理器300里，成為片內(nèi)功能。A/D轉(zhuǎn)換器302與處理器300相連，為其提供數(shù)字形式的溫度信息。LUT 304與處理器300和電壓調(diào)制器306相連。控制器30的心臟是處理器300，它利用系統(tǒng)總線308和系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)控制A/D轉(zhuǎn)換器302、LUT 304和電壓調(diào)制器306的操作，而系統(tǒng)總線308提供數(shù)字、地址和控制線。處理器300還控制溫度補(bǔ)償模塊34，而后者調(diào)節(jié)液晶器件200的工作溫度。
查詢表(LUT)304可以是任何合適的已知類型，但作為舉例，例示了隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以根據(jù)所需的靈活度使用任何類型的數(shù)字存儲(chǔ)器。例如，如果使用EEPROM，則通過從開關(guān)10檢索EEPROM、擦除內(nèi)容以及用新的值重新對(duì)其編程，可以更新Voff，RMS(λn，T)的值。另一方面，可以動(dòng)態(tài)地再增加RAM。處理器300對(duì)LUT 304中的每個(gè)位置只寫新值。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以根本不用LUT 304。在另一實(shí)施例中，處理器300計(jì)算Voff，RMS(λn，T)，并直接控制電壓調(diào)制器306。
處理器300可以是任何合適的已知類型，但作為舉例，例示了一個(gè)裝備有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的32位浮點(diǎn)嵌入式微處理器。這類器件可以向Motorola和其它IC制造商購(gòu)買。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以根據(jù)給定應(yīng)用所需的速度和處理能力使用多種微處理器。還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以用模擬計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)處理器300。
處理器300必須實(shí)現(xiàn)一些核心功能。處理器300接收并處理來自網(wǎng)絡(luò)接口的切換命令，然后將開關(guān)狀態(tài)傳遞給網(wǎng)絡(luò)控制，以達(dá)到監(jiān)測(cè)的目的。處理器300為L(zhǎng)C器件200中的每個(gè)切換單元控制定時(shí)。如上所述，處理器300用鎖存在A/D轉(zhuǎn)換器302中的溫度值以及分配給每個(gè)單元的波長(zhǎng)選擇用來驅(qū)動(dòng)調(diào)制器306的LUT值，從而控制對(duì)每個(gè)單元的電壓調(diào)制。作為上述監(jiān)測(cè)功能的一部分，處理器300通過檢查消光比，監(jiān)測(cè)器件200的性能。以下將對(duì)此作更詳細(xì)的討論。當(dāng)LC器件200老化時(shí)，可能需要調(diào)節(jié)LUT值。利用其強(qiáng)大的處理能力和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，處理器300可以周期性地重新增加LUT 304，以保持開關(guān)10的性能特征。
電壓調(diào)制器306可以是任何合適的類型，但作為舉例，例示了脈幅調(diào)制器(PAM)，它提供了驅(qū)使液晶單元20所必需的均方根電壓值。也可以使用脈寬調(diào)制器(PMW)。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以使用任何能夠?qū)嚅_狀態(tài)下的RMS偏壓傳遞給LC器件200中LC單元20的調(diào)制器?？梢杂梅讲?、正弦波或雙極性脈沖寬度調(diào)制信號(hào)(PWM)來驅(qū)動(dòng)液晶單元20。調(diào)制器306還必須提供在開關(guān)斷開狀態(tài)和開關(guān)接通狀態(tài)之間觸發(fā)器件200中每個(gè)液晶單元20所需的接通狀態(tài)切換電壓。一般，接通狀態(tài)電壓大致為10伏，與溫度和波長(zhǎng)無關(guān)。
液晶器件200可以是任何合適的已知類型，但作為舉例，例示了一個(gè)扭絞向列型液晶單元20的陣列。陣列200根據(jù)上述針對(duì)圖1-9所作討論進(jìn)行設(shè)計(jì)。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，LC器件200也可以用超扭絞向列型單元制造。還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，LC器件200可以根據(jù)開關(guān)10的復(fù)雜程度而構(gòu)成LC單元20的1×N陣列或M×N陣列。因此，在1×N陣列中，開關(guān)10支持單個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而M×N陣列支持M個(gè)網(wǎng)絡(luò)層。陣列中的每個(gè)單元20作為一個(gè)波長(zhǎng)信道開關(guān)來工作。因此，LC器件200中的每個(gè)單元20根據(jù)該單元20的開關(guān)狀態(tài)，用來旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)單一波長(zhǎng)光信號(hào)的偏振狀態(tài)。如上所述，每個(gè)單元20的開關(guān)狀態(tài)由處理器300控制。這些信道的帶寬可以是50 GHz或100 GHz。如上所述，在沒有補(bǔ)償?shù)那闆r下，當(dāng)不加功率時(shí)，LC單元20使光信號(hào)幾乎旋轉(zhuǎn)90°。適當(dāng)設(shè)計(jì)LC器件200后，可以通過施加一較小的偏壓將每個(gè)單元20調(diào)諧到斷開狀態(tài)下的最小狀態(tài)。
光學(xué)開關(guān)10如下工作。處理器300根據(jù)網(wǎng)絡(luò)命令控制LC器件200中每個(gè)單元20的切換狀態(tài)。電壓調(diào)制器306以可個(gè)別控制的方式與LC器件200中的每個(gè)單元20相連。處理器300為每個(gè)可控連接提供來自LUT 304的值，以便根據(jù)網(wǎng)絡(luò)命令驅(qū)動(dòng)每個(gè)可控連接。
如上所述，入射光信號(hào)的偏振狀態(tài)在“斷開”狀態(tài)下被旋轉(zhuǎn)。對(duì)于此開關(guān)狀態(tài)下的每個(gè)單元20，處理器300為調(diào)制器306提供唯一的偏壓值，通過使這些單元的液晶分子螺旋扭轉(zhuǎn)接近完美的90°，將它們驅(qū)動(dòng)成最小狀態(tài)。因此，每個(gè)單元的消光比超過40dB。如上所述，偏壓一般小于1.6 VRMS，并且是溫度和波長(zhǎng)的函數(shù)。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，當(dāng)檢測(cè)到開關(guān)10的環(huán)境溫度變化時(shí)，處理器300可以動(dòng)態(tài)地改變這些值。如果改變單元的波長(zhǎng)分配，那么也可以改變這些值。
對(duì)于那些沒有被切換的信道，處理器300使電壓調(diào)制器306施加“接通狀態(tài)”電壓。接通狀態(tài)電壓必須至少為6V，以消除液晶分子在靜止?fàn)顟B(tài)下形成的螺旋扭絞。在該狀態(tài)下，各單元傳輸入射信號(hào)，不旋轉(zhuǎn)偏振狀態(tài)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如這里實(shí)施的和圖11所示的，揭示了一種波長(zhǎng)可選擇的交接器(WSXC)10。輸入光纖12和添加光纖16與輸入器件40相連，后者包括準(zhǔn)直器和束分離器。輸入光纖12和添加光纖16運(yùn)載多路復(fù)用的波長(zhǎng)信道流，信道流經(jīng)器件40被準(zhǔn)直和分束成各自的偏振分量。偏振信號(hào)引導(dǎo)到多路分離器50，并分成各波長(zhǎng)信道。輸入雙折射光學(xué)系統(tǒng)52將每條波長(zhǎng)信道引導(dǎo)到其各自的LC單元20。如上述對(duì)第一實(shí)施例所作的討論，電子控制器30單獨(dú)控制每個(gè)LC單元20，以便在斷開狀態(tài)時(shí)將它們驅(qū)動(dòng)成最小狀態(tài)。入射偏振光束的偏振狀態(tài)旋轉(zhuǎn)90°。被接通的單元20不旋轉(zhuǎn)通過該信道傳播的光。如上所述，為這些單元提供大約10V rms。輸出雙折射光學(xué)系統(tǒng)62使經(jīng)LC單元20旋轉(zhuǎn)的信道發(fā)生空間位移。雙折射光學(xué)系統(tǒng)62不使未旋轉(zhuǎn)的波長(zhǎng)信道發(fā)生空間位移。多路復(fù)用器60將空間位移和未空間位移的信道多路復(fù)用成一個(gè)輸出光束600和一個(gè)去除光束602。輸出器件42準(zhǔn)直且合并這些光束，分別將它們引導(dǎo)到輸出光纖14和去除光纖18中。因此，輸入光纖12和添加光纖16上的每個(gè)信道都可以與輸出光纖14或去除光纖16交接，信道內(nèi)的串?dāng)_低于40dB。
如上所述，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到LC器件200可以根據(jù)開關(guān)10的復(fù)雜程度而構(gòu)成LC單元20的1×N陣列或M×N陣列。在此替代實(shí)施例中，用M個(gè)輸入光纖代替輸入光纖12，其中M是整數(shù)。用M個(gè)輸出光纖代替輸出光纖14。因此，M個(gè)輸入光纖、M個(gè)輸出光纖、M個(gè)添加光纖以及M個(gè)去除光纖中的每條光纖都對(duì)應(yīng)于LC矩陣200的M行中的一行。盡管圖11未作圖示，但試圖為任何給定行的任何去除端口選擇通路，使其反饋到一給定行的任何添加端口。這在任何M×N信道之間提供了交叉連接。
如這里實(shí)施的且圖12所示的，揭示了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在此實(shí)施例中，電子控制器30包括一光學(xué)監(jiān)測(cè)器80。監(jiān)測(cè)器80包括監(jiān)測(cè)光源82、偏振器56、監(jiān)測(cè)器LC信道86、分析器66和檢測(cè)器84。
監(jiān)測(cè)信道可以是任何合適的類型，但作為舉例，例示了上述類型的LC單元。但在此實(shí)施例中，光學(xué)監(jiān)測(cè)是用LC單元86的“第二”最小狀態(tài)提供的。這大大降低了監(jiān)測(cè)所需的波長(zhǎng)，從而降低了光學(xué)源的成本。對(duì)于夾在平行偏振器之間的90°TN LC單元，如上所述，消光比由式(1)、(2)和(3)給出。如等式(3)所討論的，整數(shù)m的值指最小狀態(tài)，并且必須保持接近，以獲得WSXC中所需的低串?dāng)_。例如，m＝1是第一最小狀態(tài)，m＝2是第二最小狀態(tài)。通過在監(jiān)測(cè)信道上保持高反差，可以在信號(hào)信道上保持高隔離。
光源82可以是任何合適的類型，但作為舉例，例示了激光二極管，用以提供具有窄線寬的光信號(hào)。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，還可以用LED和帶通濾波器來構(gòu)造光源。在確定光源82的所需波長(zhǎng)時(shí)，將波長(zhǎng)信道中的一條用作參考波長(zhǎng)。在圖12中，λ1為參考波長(zhǎng)。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到任何信道波長(zhǎng)都可以用作參考波長(zhǎng)。例如，監(jiān)測(cè)光源的所需波長(zhǎng)，給出以下參考(信號(hào))信道條件參考信道波長(zhǎng)，λ1＝λref＝1550nm雙折射率，Δnref/Δnmon＝0.9，Δnref＝0.1如果監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)位于第一最小狀態(tài)，那么λmon＝λref。但如果監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)位于第二最小狀態(tài)，那么由等式3可知， 在等式4中取比值，可以得到以下關(guān)系式λmonλref=315((Δn)mon(Δn)ref)----(5)]]>因此，求給定方程，上述條件給出監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)λmon＝770nm。以監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)770nm提供反差比反饋，可以有效地監(jiān)測(cè)信號(hào)信道。剩余信道可以通過已知的查詢表或公式來補(bǔ)償。例如，圖7示出了作為波長(zhǎng)函數(shù)的最佳補(bǔ)償電壓的經(jīng)驗(yàn)曲線。
監(jiān)測(cè)檢測(cè)器84可以是任何合適的類型，但作為舉例，例示了PIN二極管。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，也可使用雪崩光電二極管(APD)。但是，PIN二極管費(fèi)用低，對(duì)溫度敏感低，并且所需的反向偏壓低于APD。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在每個(gè)象素上安裝一個(gè)監(jiān)測(cè)器。在此實(shí)施例中，每個(gè)液晶單元20是細(xì)長(zhǎng)的。監(jiān)測(cè)檢測(cè)器84放在波長(zhǎng)信道光路的上方或下方。
監(jiān)測(cè)器80如下工作。光源82以監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)λmon發(fā)光。偏振器56只允許監(jiān)測(cè)光的一個(gè)偏振分量通過。測(cè)量偏振光入射到監(jiān)測(cè)信道86上。信道86的工作方式與信號(hào)信道相同。如果“斷開”，絕熱跟蹤使光旋轉(zhuǎn)。如果“接通”，則光不旋轉(zhuǎn)。分析器66與偏振器56相同，只允許一個(gè)偏振分量通過。檢測(cè)器84測(cè)量從分析器66射出的光。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，如果在施加電壓補(bǔ)償?shù)那闆r下監(jiān)測(cè)信道86未能使入射監(jiān)測(cè)光旋轉(zhuǎn)理想的90°，那么光將入射到檢測(cè)器84上。檢測(cè)器與處理器300相連(連接未圖示)。因此，光監(jiān)測(cè)器80向電子控制器30中的處理器300提供反饋(參見圖10)。處理器300可以選擇調(diào)節(jié)LUT 304以改變偏壓，或者調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償模塊34以改變工作溫度。處理器300可以調(diào)節(jié)這兩種因素。
監(jiān)測(cè)器80和電子控制器30補(bǔ)償LC器件20因老化而產(chǎn)生的變化。例如，極端溫度循環(huán)會(huì)導(dǎo)致LC厚度變化，致使最佳溫度偏移。因此，必須調(diào)節(jié)驅(qū)使各種信道至最小狀態(tài)所需的補(bǔ)償參數(shù)。監(jiān)測(cè)器80提供消光比監(jiān)測(cè)。因此，可以立即檢測(cè)到信道內(nèi)串?dāng)_的任何增加，并且將采取糾正措施，以保持低的信道內(nèi)串?dāng)_。在這樣做時(shí)，處理器300執(zhí)行一個(gè)最小化程序。參照?qǐng)D3，最小狀態(tài)曲線因老化已經(jīng)移動(dòng)。因此，處理器300將改變斷開電壓而找到最小狀態(tài)。然后，例如利用圖5，處理器300將計(jì)算剩余波長(zhǎng)信道的值。如果處理器300找不到最小狀態(tài)，那么它將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，表示已嚴(yán)重出錯(cuò)。
本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述重構(gòu)光學(xué)開關(guān)10的能力為更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)提供了維護(hù)和容錯(cuò)。利用上述監(jiān)測(cè)功能，網(wǎng)絡(luò)管理者可以得知網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)開關(guān)的狀態(tài)。如果一給定開關(guān)10超出容許，那么可以重構(gòu)光學(xué)開關(guān)10，無需將其離線。切換和補(bǔ)償電子設(shè)備30的診斷功能還可以確定開關(guān)10是否處于非法狀態(tài)，或者正處于一個(gè)嚴(yán)重故障狀態(tài)或只是一個(gè)性能劣化狀態(tài)。這種類型的警告在容錯(cuò)交換環(huán)或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中是沒有價(jià)值的。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，在故障開關(guān)周圍重新為通信選擇路由。另外，所產(chǎn)生的報(bào)警還可以用來向維修人員發(fā)出維修和/或更換命令。
對(duì)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說，很容易在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本發(fā)明作各種變化和改變。因此，本發(fā)明試圖覆蓋這些改變和變化，只要它們落在后附權(quán)利要求書及其等效技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種引導(dǎo)光信號(hào)的光學(xué)器件，其特征在于，包括液晶元件，用于調(diào)制光信號(hào)，所述液晶元件用斷開狀態(tài)時(shí)的消光比來表征；和電壓控制器，它與所述液晶元件相連，為斷開狀態(tài)下的液晶元件提供偏壓，驅(qū)使所述消光比達(dá)到一最小狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件，其特征在于，電壓控制器根據(jù)光學(xué)器件的環(huán)境溫度和光信號(hào)的波長(zhǎng)改變偏壓，驅(qū)使消光比達(dá)到所述最小狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)器件，其特征在于，液晶元件的厚度為“d”，該厚度使最小狀態(tài)出現(xiàn)在大于光信號(hào)最長(zhǎng)工作波長(zhǎng)的波長(zhǎng)以及大于光學(xué)器件最高工作溫度的溫度下。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)器件，其特征在于，消光比定義為 ，并且最小狀態(tài)出現(xiàn)在下述情況下 ，其中m為整數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件，其特征在于，消光比大于40dB。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件，其特征在于，消光比大于50dB。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件，其特征在于，液晶元件是一個(gè)由液晶單元組成的矩陣，每個(gè)所述液晶單元調(diào)制一個(gè)信號(hào)信道。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)器件，其特征在于，光信號(hào)包括多個(gè)波長(zhǎng)，所述多個(gè)波長(zhǎng)中的每個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于一個(gè)信號(hào)信道。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)器件，其特征在于，電壓控制器還包括電壓調(diào)制器，它與液晶單元陣列相連，并且以單獨(dú)可控的方式連接每個(gè)液晶單元，以便為一個(gè)單元提供偏壓，驅(qū)使該液晶單元達(dá)到一最小狀態(tài)；查詢表，它與所述電壓調(diào)制器相連，用于為每個(gè)單獨(dú)可控的連接提供偏壓值，所述查詢表為每個(gè)波長(zhǎng)并在工作溫度范圍內(nèi)存儲(chǔ)作為波長(zhǎng)和溫度函數(shù)的偏壓值；溫度傳感器，它與光學(xué)器件相連，用于測(cè)量光學(xué)器件的環(huán)境溫度；和處理器，它與所述溫度傳感器、所述查詢表和所述電壓調(diào)制器相連，用于連續(xù)監(jiān)測(cè)所述環(huán)境溫度，并將來自所述查詢表的所述偏壓值傳遞給所述電壓調(diào)制器。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)器件，其特征在于，最小狀態(tài)是消光比大于40dB。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)器件，其特征在于，消光比大于50dB。
12.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)器件，其特征在于，還包括信道監(jiān)測(cè)器，用于監(jiān)測(cè)液晶元件的消光比，所述信道監(jiān)測(cè)器包括液晶切換單元矩陣中的一個(gè)監(jiān)測(cè)切換單元；監(jiān)測(cè)光源，它與位于所述監(jiān)測(cè)切換單元第一側(cè)的所述監(jiān)測(cè)切換單元耦合，用于將監(jiān)測(cè)光信號(hào)傳播通過所述監(jiān)測(cè)切換單元；和檢測(cè)器，它與監(jiān)測(cè)切換單元的第二側(cè)耦合，用于檢測(cè)所述監(jiān)測(cè)光信號(hào)，產(chǎn)生一監(jiān)測(cè)信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)器件，其特征在于，處理器用監(jiān)測(cè)信號(hào)確定監(jiān)測(cè)信道的消光比。
14.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)器件，其特征在于，處理器用監(jiān)測(cè)信號(hào)判斷偏壓值是否對(duì)應(yīng)于最小狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)器件，其特征在于，處理器根據(jù)監(jiān)測(cè)信號(hào)調(diào)節(jié)查詢表中的偏壓值。
16.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)器件，其特征在于，還包括溫度補(bǔ)償模塊，該模塊與處理器相連，在處理器的監(jiān)督下調(diào)節(jié)光學(xué)器件的環(huán)境溫度。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)器件，其特征在于，當(dāng)調(diào)節(jié)光學(xué)器件的環(huán)境溫度時(shí)，處理器使用監(jiān)測(cè)信號(hào)。
18.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)器件，其特征在于，單元偏壓是均方根電壓值。
19.如權(quán)利要求18所述的光學(xué)器件，其特征在于，單元偏壓是交流電壓。
20.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)器件，其特征在于，單元偏壓是脈幅調(diào)制信號(hào)。
21.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)器件，其特征在于，單元偏壓是方波。
22.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)器件，其特征在于，單元偏壓是正弦波。
23.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)器件，其特征在于，單元偏壓是脈寬調(diào)制信號(hào)。
24.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)器件，其特征在于，還包括至少一個(gè)輸入端，用于接收來自網(wǎng)絡(luò)的光信號(hào)；至少一個(gè)輸出端，用于將輸出光信號(hào)發(fā)送給所述網(wǎng)絡(luò)；輸入雙折射光學(xué)系統(tǒng)，它與所述至少一個(gè)輸入端和液晶陣列相連，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成多個(gè)信號(hào)信道，每個(gè)液晶開關(guān)單元根據(jù)單元開關(guān)狀態(tài)切換一個(gè)信號(hào)信道，以產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)信道輸出；和輸出雙折射光學(xué)系統(tǒng)，它與液晶陣列相連，用于根據(jù)所述單元開關(guān)狀態(tài)將所述信號(hào)信道輸出多路復(fù)用成一個(gè)正交偏振輸出分量或一個(gè)平行偏振輸出分量，并且根據(jù)偏振狀態(tài)，將所述正交偏振輸出分量和所述平行偏振輸出分量引導(dǎo)到所述至少一個(gè)輸出端。
25.如權(quán)利要求24所述的光學(xué)器件，其特征在于，輸入雙折射光學(xué)系統(tǒng)將光信號(hào)分束成一個(gè)正交偏振分量和一個(gè)平行偏振分量，并且將所述正交偏振分量和所述平行偏振分量復(fù)用分離成多個(gè)波長(zhǎng)。
26.如權(quán)利要求25所述的光學(xué)器件，其特征在于，至少一個(gè)輸入端包括一個(gè)輸入端和一個(gè)添加端，所述添加端包括通過液晶元件和輸入雙折射光學(xué)系統(tǒng)與多個(gè)信號(hào)信道交織的波長(zhǎng)信道。
27.如權(quán)利要求24所述的光學(xué)器件，其特征在于，至少一個(gè)輸出端包括一個(gè)輸出端和一個(gè)去除端，所述去除端包括通過液晶元件和輸出雙折射光學(xué)系統(tǒng)從多個(gè)信號(hào)信道中去除的波長(zhǎng)信道。
28.如權(quán)利要求24所述的光學(xué)器件，其特征在于，至少一個(gè)輸入端包括N個(gè)輸入端，至少一個(gè)輸出端包括N個(gè)輸出端，其中N是整數(shù)。
29.如權(quán)利要求28所述的光學(xué)器件，其特征在于，液晶矩陣是N×M矩陣，其中M是信號(hào)信道的整數(shù)個(gè)數(shù)。
30.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件，其特征在于，根據(jù)光信號(hào)的偏振狀態(tài)切換光信號(hào)。
31.如權(quán)利要求30所述的光學(xué)器件，其特征在于，偏壓造成液晶元件旋轉(zhuǎn)光信號(hào)之偏振狀態(tài)大致90°的角度。
32.如權(quán)利要求31所述的光學(xué)器件，其特征在于，當(dāng)不加偏壓時(shí)，液晶元件使光信號(hào)偏振狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)角度不等于90°。
33.如權(quán)利要求30所述的光學(xué)器件，其特征在于，電壓控制器為液晶元件提供接通狀態(tài)電壓，致使液晶元件不旋轉(zhuǎn)光信號(hào)的偏振狀態(tài)。
34.如權(quán)利要求33所述的光學(xué)器件，其特征在于，接通狀態(tài)電壓不是光信號(hào)波長(zhǎng)或光學(xué)器件溫度的函數(shù)。
35.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件，其特征在于，還包括信道監(jiān)測(cè)器，用于監(jiān)測(cè)液晶元件的消光比，所述信道監(jiān)測(cè)器包括監(jiān)測(cè)光源，它位于液晶元件的第一側(cè)，用于引導(dǎo)監(jiān)測(cè)光信號(hào)通過液晶元件；檢測(cè)器，它位于液晶元件的第二側(cè)，用于檢測(cè)從液晶元件出射的監(jiān)測(cè)光信號(hào)，所述檢測(cè)器產(chǎn)生一監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)；和處理器，它與所述檢測(cè)器相連，用監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)檢測(cè)液晶元件至少一個(gè)特性的變化。
36.如權(quán)利要求35所述的光學(xué)器件，其特征在于，處理器驅(qū)動(dòng)電壓控制器，并根據(jù)所述至少一個(gè)特性、光信號(hào)的波長(zhǎng)以及環(huán)境溫度，為電壓控制器提供一預(yù)定的偏壓。
37.如權(quán)利要求36所述的光學(xué)器件，其特征在于，響應(yīng)于檢測(cè)到液晶元件至少一個(gè)特性的變化，處理器調(diào)節(jié)偏壓。
38.如權(quán)利要求37所述的光學(xué)器件，其特征在于，至少一個(gè)特性包括液晶元件的厚度變化。
39.如權(quán)利要求37所述的光學(xué)器件，其特征在于，至少一個(gè)特性包括因液晶元件老化而導(dǎo)致的消光比、溫度和波長(zhǎng)之間的關(guān)系。
40.如權(quán)利要求35所述的光學(xué)器件，其特征在于，信道監(jiān)測(cè)器還包括溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)光學(xué)器件的環(huán)境溫度；和溫度補(bǔ)償模塊，它與處理器相連，在處理器的監(jiān)督下調(diào)節(jié)光學(xué)器件的所述環(huán)境溫度。
41.一種在光學(xué)器件中引導(dǎo)光信號(hào)的方法，所述光學(xué)器件包括用于切換光信號(hào)的液晶元件，所述液晶元件用斷開狀態(tài)時(shí)的消光比來表征，其特征在于，所述方法包括以下步驟為液晶元件提供一厚度，該厚度使最小狀態(tài)出現(xiàn)在大于光信號(hào)最大工作波長(zhǎng)的最大波長(zhǎng)以及大于光學(xué)器件最大工作溫度的最大溫度下；以及在斷開狀態(tài)下為液晶元件提供一偏壓，驅(qū)使消光比達(dá)到一最小狀態(tài)，這里光信號(hào)的波長(zhǎng)小于最大波長(zhǎng)，環(huán)境溫度小于最大溫度。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述液晶元件是一個(gè)由單獨(dú)可控的液晶單元組成的矩陣，其中液晶單元用于切換單一波長(zhǎng)光。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，光信號(hào)包括多個(gè)波長(zhǎng)，所述多個(gè)波長(zhǎng)的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于單獨(dú)可控液晶單元中的一個(gè)。
44.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟測(cè)量光學(xué)器件的環(huán)境溫度；提供一個(gè)與所述電壓調(diào)制器相連的查詢表，用于為每個(gè)液晶單元提供單元偏壓值，所述查詢表將偏壓值作為波長(zhǎng)和所述環(huán)境溫度的函數(shù)存儲(chǔ)來；和向一單元提供偏壓，驅(qū)使該液晶單元達(dá)到一最小狀態(tài)，所述單元偏壓對(duì)應(yīng)于液晶單元的波長(zhǎng)和所述環(huán)境溫度。
45.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟引導(dǎo)監(jiān)測(cè)光信號(hào)通過監(jiān)測(cè)液晶單元，所述監(jiān)測(cè)液晶單元是單獨(dú)可控液晶單元中的一個(gè)；檢測(cè)從監(jiān)測(cè)液晶元件射出的監(jiān)測(cè)光信號(hào)，產(chǎn)生一監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)；以及確定監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)的消光比。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟評(píng)估監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)，當(dāng)監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)的消光比超過一預(yù)定水平時(shí)，檢測(cè)液晶元件至少一個(gè)特性的變化；和根據(jù)所述檢測(cè)到的變化，調(diào)節(jié)所有的查詢表中的偏壓值。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)步驟還包括以下步驟調(diào)節(jié)監(jiān)測(cè)液晶單元的單元偏壓，以找出最小狀態(tài)；和根據(jù)所述最小狀態(tài)，調(diào)節(jié)所有的所述單獨(dú)可控液晶單元。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)步驟還包括下述步驟當(dāng)監(jiān)測(cè)液晶單元不能調(diào)節(jié)到最小狀態(tài)時(shí)，發(fā)出一個(gè)嚴(yán)重故障狀態(tài)信號(hào)。
49.一種用于引導(dǎo)光信號(hào)的光學(xué)器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟提供用于切換光信號(hào)的液晶元件，所述液晶元件的厚度“d”使消光比的最小狀態(tài)出現(xiàn)在大于光信號(hào)最大工作波長(zhǎng)的波長(zhǎng)以及大于光學(xué)器件最大工作溫度的溫度下；和提供與所述液晶元件相連的電壓控制器，在所述斷開狀態(tài)下，所述電壓控制器為所述液晶元件提供一偏壓，對(duì)于短于所述最大工作波長(zhǎng)的工作波長(zhǎng)和低于所述最大工作溫度的溫度，驅(qū)使所述消光比達(dá)到所述最小狀態(tài)。
50.如權(quán)利要求49所述的光學(xué)器件制造方法，其特征在于，消光比定義為 ，并且最小狀態(tài)出現(xiàn)在下述情況下 ，其中m為整數(shù)。
51.如權(quán)利要求49所述的制造光學(xué)器件的方法，其特征在于，提供電壓控制器的步驟還包括以下步驟提供與液晶單元陣列相連的電壓調(diào)制器，其中所述電壓調(diào)制器以獨(dú)立可控方式與每個(gè)液晶單元連接，以便為一個(gè)單元提供偏壓，驅(qū)使該液晶單元達(dá)到最小狀態(tài)；提供與所述電壓調(diào)制器相連的查詢表，用于為每個(gè)獨(dú)立可控的連接提供偏壓值，所述查詢表為每個(gè)波長(zhǎng)并在工作溫度范圍內(nèi)將偏壓值作為波長(zhǎng)和溫度的函數(shù)存儲(chǔ)起來；提供與光學(xué)器件相連的溫度傳感器，用于測(cè)量光學(xué)器件的環(huán)境溫度；以及提供與所述溫度傳感器、所述查詢表和所述電壓調(diào)制器相連的處理器，所述處理器連續(xù)監(jiān)測(cè)所述環(huán)境溫度，并將來自所述查詢表的所述偏壓值傳遞給所述電壓調(diào)制器。
52.如權(quán)利要求49所述的光學(xué)器件制造方法，其特征在于，還包括下述步驟提供一信道監(jiān)測(cè)器，用于監(jiān)測(cè)液晶元件的消光比。
53.如權(quán)利要求52所述的光學(xué)器件制造方法，其特征在于，提供信道監(jiān)測(cè)器的步驟還包括以下步驟在液晶元件的第一側(cè)提供監(jiān)測(cè)光源，用于引導(dǎo)監(jiān)測(cè)光信號(hào)通過液晶元件；在液晶元件的第二側(cè)提供檢測(cè)器，用于檢測(cè)從液晶元件射出的監(jiān)測(cè)光信號(hào)，并產(chǎn)生一監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)；和提供與所述檢測(cè)器相連的處理器，所述處理器用監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)檢測(cè)液晶元件至少一個(gè)特性的變化。
54.如權(quán)利要求49所述的光學(xué)器件制造方法，其特征在于，還包括以下步驟提供溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)光學(xué)器件的環(huán)境溫度；和提供與處理器相連的溫度補(bǔ)償模塊，用于在處理器的監(jiān)督下調(diào)節(jié)光學(xué)器件的所述環(huán)境溫度。
55.如權(quán)利要求49所述的光學(xué)器件制造方法，其特征在于，還包括以下步驟提供至少一個(gè)輸入端，用于接收來自網(wǎng)絡(luò)的光信號(hào)；提供至少一個(gè)輸出端，用于將輸出光信號(hào)發(fā)送給所述網(wǎng)絡(luò)；提供與所述至少一個(gè)輸入端和液晶矩陣相連的輸入雙折射光學(xué)系統(tǒng)，所述輸入雙折射光學(xué)系統(tǒng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成多個(gè)信號(hào)信道，每個(gè)液晶開關(guān)單元根據(jù)單元開關(guān)狀態(tài)切換一個(gè)信號(hào)信道，以產(chǎn)生一信號(hào)信道輸出；和提供與液晶矩陣相連的輸出雙折射光學(xué)系統(tǒng)，所述輸出雙折射光學(xué)系統(tǒng)根據(jù)所述單元開關(guān)狀態(tài)，將所述信號(hào)信道輸出多路復(fù)用成一個(gè)正交偏振輸出分量或一個(gè)平行偏振輸出分量，并根據(jù)其偏振狀態(tài)將所述正交偏振輸出分量和所述平行偏振輸出分量引導(dǎo)到所述至少一個(gè)輸出端。
56.如權(quán)利要求55所述的光學(xué)器件制造方法，其特征在于，輸入雙折射光學(xué)系統(tǒng)將光信號(hào)分成一個(gè)正交偏振分量和一個(gè)平行偏振分量，并將所述正交偏振分量和所述平行偏振分量復(fù)用分離成多個(gè)波長(zhǎng)。
57.如權(quán)利要求55所述的光學(xué)器件制造方法，其特征在于，至少一個(gè)輸入端包括一個(gè)輸入端和一個(gè)添加端。
58.如權(quán)利要求55所述的光學(xué)器件制造方法，其特征在于，至少一個(gè)輸出端包括一個(gè)輸出端和一個(gè)去除端。
59.如權(quán)利要求55所述的光學(xué)器件制造方法，其特征在于，至少一個(gè)輸入端包括N個(gè)輸入端，至少一個(gè)輸出端包括N個(gè)輸出端，其中N是整數(shù)。
60.如權(quán)利要求59所述的光學(xué)器件制造方法，其特征在于，液晶矩陣是N×M矩陣，其中N是網(wǎng)絡(luò)輸入光纖的整數(shù)個(gè)數(shù)，M是信號(hào)信道的整數(shù)個(gè)數(shù)。
61.一種用于引導(dǎo)光信號(hào)的光學(xué)器件，其特征在于，包括液晶元件，用于調(diào)制光信號(hào)，所述液晶元件用斷開狀態(tài)時(shí)的消光比表征；和控制器，它與所述液晶元件相連，用于調(diào)節(jié)所述斷開狀態(tài)下所述液晶元件的至少一個(gè)參數(shù)，驅(qū)使所述消光比達(dá)到一最小狀態(tài)。
62.如權(quán)利要求62所述的光學(xué)器件，其特征在于，至少一個(gè)參數(shù)是偏置電壓。
63.如權(quán)利要求62所述的光學(xué)器件，其特征在于，至少一個(gè)參數(shù)是環(huán)境溫度。
全文摘要
揭示了一種可調(diào)諧的液晶開關(guān)(10)。電子控制器(30)提供了一電子驅(qū)動(dòng)方案,只用電子補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)低的信道內(nèi)串?dāng)_,串?dāng)_小于－40dB。結(jié)合溫度粗調(diào)和電子補(bǔ)償可以提供小于－50dB的串?dāng)_。其實(shí)現(xiàn)方法是,設(shè)計(jì)液晶器件(20)的厚度(d),使最小狀態(tài)出現(xiàn)在大于最大工作波長(zhǎng)的波長(zhǎng)以及大于最大工作溫度的溫度下,利用電子補(bǔ)償確保液晶器件(20)在所有工作波長(zhǎng)和溫度下可調(diào)諧。
文檔編號(hào)G02F1/21GK1347515SQ00806211
公開日2002年5月1日 申請(qǐng)日期2000年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月16日
發(fā)明者J·M·哈里斯, R·G·林奎斯特 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司