本申請涉及光通信，尤其涉及一種硅基液晶及波長選擇開關(guān)。

背景技術(shù)：

1、液晶是一種既有液態(tài)物質(zhì)的流動性，又具有晶體物質(zhì)的有序性的一類物質(zhì)，在物理性質(zhì)上呈現(xiàn)各向異性。光學(xué)上，通過調(diào)節(jié)加在液晶分子上的電場，可以改變液晶分子的取向，改變它對于偏振平行于液晶分子取向的光的折射率，可以實現(xiàn)電壓可控的相位調(diào)制。

2、一種常用的架構(gòu)是將液晶夾在一層氧化銦錫(indium?tin?oxide，ito)電極和一層金屬反射鏡像素陣列之中，形成一個類似三明治的結(jié)構(gòu)。基于此架構(gòu)的硅基陣列液晶相位調(diào)制器，一般被簡稱為硅基液晶(liquid?crystal?on?silicon，lcos)、或者lcos-空間光調(diào)制器(spatial?light?modulation，slm)?；趌cos的光波長選擇開關(guān)是波長選擇開關(guān)(wavelength?selevtive?switch，wss)最核心的部件之一，可以實現(xiàn)波長交叉功能。而實現(xiàn)此功能的重要步驟，就是對lcos液晶屏幕的二維陣列的調(diào)制。lcos是由數(shù)以百萬計的像素構(gòu)成的，調(diào)制lcos的主要辦法，就是調(diào)節(jié)lcos不同像素的相位，而像素的相位取決于在像素上下加載電壓的大小。

3、在wss的實際應(yīng)用中，通常需要對兩個方向的偏振都進行調(diào)制，目前的解決方案主要是通過偏振分束組件將一束任意偏振方向的光分解為兩束垂直的偏振，再通過半波片(half?wave?plate，hwp)或者四分之一波片(quarter-wave?plate，qwp)加反射鏡將其中一束的偏振轉(zhuǎn)至和另一束平行，之后再入射至lcos上。然而，這種方式由于增加了額外的器件，從而導(dǎo)致光路變得復(fù)雜，阻礙了wss向大端口和小尺寸演進，同時也增加了系統(tǒng)的成本。因此，如何實現(xiàn)一個偏振無關(guān)的lcos器件具有十分重要的研究意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例提供一種硅基液晶及波長選擇開關(guān)，用以提供一種可以實現(xiàn)偏振無關(guān)的lcos器件，并且還可以降低由于偏轉(zhuǎn)未轉(zhuǎn)換殘留而存在的二級串?dāng)_問題，從而可以保證lcos的應(yīng)用。

2、第一方面，提供一種硅基液晶，應(yīng)用于波長選擇開關(guān)。所述硅基液晶包括：相對設(shè)置的第一面板和第二面板；液晶層，位于所述第一面板與所述第二面板之間；驅(qū)動電路，用于產(chǎn)生電場以控制所述液晶層中的液晶偏轉(zhuǎn)；以及，兩層配向膜，兩層所述配向膜分別位于所述液晶層的相對兩側(cè)；反射鏡層，位于所述第一面板上方，用于對光束進行反射；偏振轉(zhuǎn)換層，位于所述反射鏡上方、且位于所述兩層配向?qū)拥南路?，用于對?jīng)過所述液晶層之后的光束進行偏振轉(zhuǎn)換；其中，所述偏振轉(zhuǎn)換層包括至少兩類超表面微結(jié)構(gòu)，所述至少兩類超表面微結(jié)構(gòu)呈周期性交替排列。

3、通過包括至少兩類微結(jié)構(gòu)的超表面結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)對偏振轉(zhuǎn)換光和偏振未轉(zhuǎn)換光的不同調(diào)制作用，從而可以實現(xiàn)經(jīng)過lcos的偏振未轉(zhuǎn)換光可以偏離偏振轉(zhuǎn)換光，從而可以降低偏振未轉(zhuǎn)換光對偏振轉(zhuǎn)換光的二級串?dāng)_影響。

4、在一種可能的設(shè)計中，所述硅基液晶具有n個像素區(qū)，所述反射鏡層包括與所述n個像素區(qū)一一對應(yīng)的n個反射鏡，所述n為正整數(shù)；所述n個反射鏡與所述n組超表面微結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)；其中，一組超表面微結(jié)構(gòu)包括一類超表面微結(jié)構(gòu)。

5、通過該設(shè)計，可以得到對偏振未轉(zhuǎn)換光更加精準(zhǔn)的處理，從而可以更好的降低偏振未轉(zhuǎn)換光對偏振轉(zhuǎn)換光的二級串?dāng)_影響。

6、在一種可能的設(shè)計中，進行偏振轉(zhuǎn)換之后的光束包括偏振轉(zhuǎn)換光和偏振未轉(zhuǎn)換光；所述硅基液晶具有n個像素區(qū)，所述驅(qū)動電路在第一像素區(qū)具有第一電壓控制值，在第二像素區(qū)具有第二電壓控制值；所述第二像素區(qū)為所述第一像素的相鄰像素區(qū)；所述第一電壓控制值和所述第二電壓控制值基于第一類超表面微結(jié)構(gòu)和第二類超表面為結(jié)構(gòu)的相位調(diào)制值確定。

7、通過液晶層對相位調(diào)制的相位補償，可以實現(xiàn)偏振轉(zhuǎn)換光經(jīng)過lcos之后，可以恢復(fù)到入射時的相位，從而可以降低對偏振轉(zhuǎn)換光的影響。

8、基于上述設(shè)計，在一種可能的實施例中，所述第一電壓控制值包括對第一相位調(diào)制值的相位補償；其中，所述第一相位調(diào)制值用于指示所述第一類微結(jié)構(gòu)對所述偏振轉(zhuǎn)換光的相位調(diào)制值；所述第二電壓控制值包括對第二相位調(diào)制值的相位補償；其中，所述第二相位調(diào)制值用于指示所述第二類微結(jié)構(gòu)對所述偏振轉(zhuǎn)換光的相位調(diào)制值。

9、基于上述設(shè)計，在另一種可能的實施例中，所述偏振轉(zhuǎn)換層包括兩類超表面微結(jié)構(gòu)；所述第二電壓控制值包括對第三相位調(diào)制值的相位補償；其中，所述第三相位調(diào)制值用于指示所述第一類微結(jié)構(gòu)對所述偏振轉(zhuǎn)換光的第一相位調(diào)制值和所述第二類微結(jié)構(gòu)對所述偏振轉(zhuǎn)換光的第二相位調(diào)制值的加和。

10、在一種可能的設(shè)計中，所述超表面微結(jié)構(gòu)為橢圓柱形微結(jié)構(gòu)，不同類超表面微結(jié)構(gòu)具有不同尺寸。

11、第二方面，還提供另一種硅基液晶，應(yīng)用于波長選擇開關(guān)。所述硅基液晶包括：相對設(shè)置的第一面板和第二面板；液晶層，位于所述第一面板與所述第二面板之間；驅(qū)動電路，用于產(chǎn)生電場以控制所述液晶層中的液晶偏轉(zhuǎn)；以及，兩層配向膜，兩層所述配向膜分別位于所述液晶層的相對兩側(cè)；反射鏡層，位于所述第一面板上方，用于對光束進行反射；偏振轉(zhuǎn)換層，位于所述反射鏡上方、且位于所述兩層配向?qū)拥南路?，用于對?jīng)過所述液晶層之后的光束進行偏振轉(zhuǎn)換；其中，進行偏振轉(zhuǎn)換之后的光束包括偏振轉(zhuǎn)換光和偏振未轉(zhuǎn)換光；相位膜層，位于所述反射鏡上方，用于對所述偏振轉(zhuǎn)換光和所述偏振未轉(zhuǎn)換光進行相同的相位調(diào)制。

12、該硅基液晶中，考慮到偏振未轉(zhuǎn)換光相對于偏振轉(zhuǎn)換光，具有兩倍光程，通過相位膜引入色散方向的額外的預(yù)加相位，再用相位圖補償此相位的方式，可以降低由于偏振未轉(zhuǎn)換光導(dǎo)致的二級串?dāng)_。另外，該結(jié)構(gòu)具有易于加工的特點。

13、在一種可能的設(shè)計中，所述相位膜為高頻相位膜。在一種可能的設(shè)計中，所述高頻相位膜為正弦光柵相位膜、三角波相位膜、或方波相位膜。

14、第三方面，本申請實施例還提供一種波長選擇開關(guān)，可以包括如第一方面或第一方面中任一可能的設(shè)計所介紹到的硅基液晶、或者可以包括如第二方面或第二方面中任一可能的設(shè)計所介紹到的硅基液晶。

15、由于上述第三方面中的波長選擇開關(guān)包括上述第一方面中各個設(shè)計的硅基液晶，因此也具有上述第一方面中各個設(shè)計可以帶來的技術(shù)效果，或包括上述第二方面中各個設(shè)計的硅基液晶，因此也具有上述第二方面中各個設(shè)計可以帶來的技術(shù)效果這里不再重復(fù)贅述。

技術(shù)特征：

1.一種硅基液晶，應(yīng)用于波長選擇開關(guān)，其特征在于，所述硅基液晶包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基液晶，其特征在于，所述硅基液晶具有n個像素區(qū)，所述反射鏡層包括與所述n個像素區(qū)一一對應(yīng)的n個反射鏡，所述n為正整數(shù)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅基液晶，其特征在于，進行偏振轉(zhuǎn)換之后的光束包括偏振轉(zhuǎn)換光和偏振未轉(zhuǎn)換光；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅基液晶，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅基液晶，其特征在于，所述偏振轉(zhuǎn)換層包括兩類超表面微結(jié)構(gòu)；

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的硅基液晶，其特征在于，所述超表面微結(jié)構(gòu)為橢圓柱形微結(jié)構(gòu)，不同類超表面微結(jié)構(gòu)具有不同尺寸。

7.一種硅基液晶，應(yīng)用于波長選擇開關(guān)，其特征在于，所述硅基液晶包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅基液晶，其特征在于，所述相位膜為高頻相位膜。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅基液晶，其特征在于，所述高頻相位膜為正弦光柵相位膜、三角波相位膜、或方波相位膜。

10.一種波長選擇開關(guān)，其特征在于，包括：如權(quán)利要求1至6中任一項所述的硅基液晶或者如權(quán)利要求7至9中任一項所述的硅基液晶。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅基液晶及波長選擇開關(guān)，用以提供一種可以實現(xiàn)偏振無關(guān)的LCoS器件，并且還可以降低由于偏轉(zhuǎn)未轉(zhuǎn)換殘留而存在的二級串?dāng)_問題，從而可以保證LCoS的應(yīng)用。該LCoS通過在色散方向基于超表面設(shè)計或者相位膜等結(jié)構(gòu)，預(yù)加一個額外相位；通過這個預(yù)加相位，對于偏振未轉(zhuǎn)換光形成一個高頻的偏轉(zhuǎn)、或者散射相位將其能量偏離串?dāng)_級次，避免偏振未轉(zhuǎn)換光對偏振轉(zhuǎn)換光的串?dāng)_，從而實現(xiàn)對于端口方向二級串?dāng)_的壓制。

技術(shù)研發(fā)人員：姚文杰,盧麗臻,李騰浩,李世強
受保護的技術(shù)使用者：華為技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26