1.本发明涉及波长选择开关(wavelengthselectableswitch，wss)的实现方式，且更具体地说，涉及在端口接口处使用可重构偏振旋转器(reconfigurablepolarizationrotator)以适应与各种布局的光纤阵列的连接。2.发明背景3.波长选择开关广泛应用于各种光通信系统中，且已经被发现是可重构光分插复用器(roadm)中普遍存在的组成部分。随着典型wss的实现方式的发展，在输入/输出端口和实际开关元件之间的接口处已经包括偏振分集部件(polarizationdiversitycomponent)，以减少切换过程中与偏振相关的损耗。4.基本偏振分集部件采用与偏振旋转器(半波片)结合使用的双折射走离板(walk-offplate)的形式。走离板在输入信号的正交偏振之间构建空间分离，其中偏振旋转器被定位成拦截其中一个光束并将其偏振旋转90°。由于两个光束现在呈现相同的偏振态，wss内偏振相关损耗的可能性显著降低。5.一维光纤阵列通常用于支持多个光信号与wss的各个端口的耦合。虽然可以为wss的每个端口使用小尺寸的、单独的双折射走离板和偏振旋转器，但优选的配置使用单个、单片式走离板和单个、单片式偏振旋转器的组合以并行地操作所有光束。偏振旋转器形成为具有90°旋转和0°旋转的交替“窗口”，每对窗口的尺寸被设定成与耦合光纤阵列中的相关联的光纤对齐(align)。在功能上，每个偏振旋转器窗口的固定尺寸和位置决定了可以耦合到wss的光纤阵列的物理尺寸。从而，如果光纤阵列布置有任何后续变化(例如，具有不同节距(pitch)的阵列，或在输入端口和一组输出端口之间具有间隙的阵列)，则需要以新光纤阵列的修改后的端口间距/尺寸来构建全新的光互连配置。6.根据给定组件中的集成程度，光纤阵列配置的变化可能需要wss中的其他部件重新工作来适应这种变化。7.发明概述8.本发明针对波长选择开关(wss)的实现方式，且更具体地，涉及在端口接口处使用可重构偏振旋转器以适应与各种配置的光纤阵列的连接。9.可重构偏振旋转器由非常小的液晶(lc)单元(即宽度小于10μm且优选不大于8μm的单元)的阵列形成，非常小的液晶(lc)单元下文称为“微单元(microcell)”。每个lc微单元可通过独立的电压输入寻址，该独立的电压输入独立地控制由相关联的lc微单元执行的偏振旋转。通过将一组相邻的微单元定义成保持在相同电压电平，该组可以被用于形成对于给定光纤阵列配置的适当尺寸的偏振旋转器窗口。当使用不同配置的光纤阵列(例如，具有两倍节距的阵列)时，不同尺寸的一组相邻lc微单元被保持在共同的电压电平，以便形成具有新尺寸的重构的“窗口”。10.对多组lc微单元与相关联的光纤阵列的输入/输出端口之间的关联性进行重构的能力还允许在不需要改变wss的任何物理部件的情况下重构给定wss以用于不同的实现方式。例如，“孪生(twin)”1xnwss(通常为1xnwss与nx1wss的配对布置)可以通过在形成相关联的偏振旋转器窗口中控制单独的lc微单元的分组来被重构为1x2nwss。11.示例性实施例可以采取一种用于给定wss的可重构端口接口的形式，该可重构端口接口具有多个(apluralityof)光信号耦合端口，至少一个端口用于接收光输入信号和至少一个端口用于发送光输出信号。端口接口本身被形成为包括双折射走离板和具有单独的可寻址lc单元的偏振旋转器阵列。双折射走离板被设置成邻近多个光信号耦合端口，双折射走离板执行光输入信号的正交偏振的空间分离和光输出信号的平行偏振的空间上重新组合。偏振旋转器阵列被定位成拦截离开和进入双折射走离板的光信号，并包括多个lc微单元，每个单独的lc微单元可通过控制电压输入单独寻址以提供以下之一：经由第一施加电压的90°偏振旋转和经由第二施加电压的0°偏振旋转。多个控制电极以一对一的关系耦合到多个lc微单元，其中第一选定的多组相邻lc微单元被保持在第一施加电压以构建90°偏振窗口，而第二选定的多组相邻lc微单元被保持在第二施加电压以构建0°偏振窗口。12.另一实施例可被定义为一种可重构偏振旋转器阵列，该可重构偏振旋转器阵列包括：多个lc微单元(每个单独的lc微单元可通过控制电压输入单独寻址以提供90°偏振旋转和0°偏振旋转之一，该多个lc微单元均呈现小于10微米的相同宽度w)；多个控制电极，该多个控制电极以一对一关系耦合到多个lc微单元；以及窗口配置控制器，该窗口配置控制器耦合到多个控制电极，并响应于窗口重构命令向多个控制电极中的每个控制电极施加适当的电压，以定义选定的多组相邻微单元，从而形成传输窗口，并向通过传输窗口的光束提供预定的偏振旋转。13.本发明的又一个实施例涉及通过控制施加到每个单独的lc微单元的电压以定义每个单独的端口的特性来重构给定wss的应用(例如，作为1xnwss、1x(n/2)wss的“孪生”对、1x(n/4)的“四元(quad)”组)的能力。14.在下面的讨论过程中，并且通过参考附图，本发明的其他和另外的实施例和方面将变得明显。15.附图简述16.现在参考附图，其中在各个视图中相似的数字代表相似的部件：17.图1是现有技术的wss的侧视图，其示出了使用偏振分集来减少切换功能内的偏振相关损耗；18.图2是在现有技术的wss中用作偏振旋转器的示例性现有技术石英片(quartzplate)的前视图；19.图3示出了可用作现有技术的wss中的偏振旋转器的、现有技术的具有固定旋转的液晶(lc)单元的阵列；20.图4示出了根据本发明形成的示例性可重构光耦合接口布置，以提供各种输入/输出端口布置与给定wss的切换部件之间的耦合，形成1x3wss；21.图5是示出“节距”定义的图，该定义用于定义相邻光纤之间的芯到芯间距，以及wss的相邻端口之间的中心到中心间距；22.图6是可重构lc偏振旋转器阵列的详细描绘，该可重构lc偏振旋转器阵列由大量小尺寸lc微单元(微单元宽度大概为5-8μm)形成；23.图7示出了基于控制施加到可重构lc偏振旋转器阵列的电压，将图4的布置重构成提供用于1x6wss的接口；24.图8示出了使用本发明的可重构lc偏振旋转器阵列来调节定义的端口之间的间距(间隙)，以及提供具有两个不同节距的布置，其中图8的(a)示出了1x6wss端口布置，以及图8的(b)示出了1x3wss端口布置与(可能用于传送监测信号的)一对间隔开的端口的组合；25.图9示出了包括本发明的可重构lc偏振旋转器阵列的“孪生”1xnwss；以及26.图10示出了基于与图9相同的部件的、具有根据本发明的原理重构的lc偏振旋转器阵列的1x2nwss。27.详细描述28.图1是现有技术的光耦合接口1的简化截面图，光耦合接口1被形成为利用偏振分集来解决与波长选择开关(wss)模块内的偏振相关损耗相关的问题。传播的自由空间光束的非受控偏振的存在可能导致当光束传播通过在给定输入端口和限定输出端口之间的开关结构时发生光损耗。偏振分集是指将输入光束的正交偏振态分开/重新组合，从而使单个受控偏振的光束传播通过开关。通过应用偏振分集来构建固定偏振态的单光束，wss可以使用偏振敏感部件，并且还提供显示非常小的偏振相关损耗的开关。29.光耦合接口1包括一组四个光端口(在图1中表示为2、3、4和5)，这将与1x3wss(一组三个输入端口和一个输出端口，或者单个输入端口和一组三个输出端口)一起使用。光耦合接口1包括双折射走离板6和偏振旋转器7(有时，偏振旋转器被称为“半波片”，因为其作用是使传播通过该片的光束的偏振旋转90°)。双折射走离板6是互易(reciprocal)器件，其作用是当光束在图1的视图中从左向右传播时，在空间上将入射光束分离成一对正交偏振子光束(在图1中示为垂直(v)偏振子光束和水平(h)偏振子光束)。根据其互易特性，双折射走离板6用于重新组合(即，在空间上叠加)一对在空间上分离的(具有v偏振和h偏振的)子光束，以形成具有v偏振分量和h偏振分量的单个输出光束(在图1中示为从右向左传播的一对偏振光束)。偏振旋转器7被设置成邻近双折射走离板6，并且被定位成与具有偏振态之一的子光束对齐。偏振旋转器7以本领域已知的方式起作用，以旋转穿过其厚度的子光束的偏振态(例如，从“h”到“v”)，从而向wss的随后的开关引擎部件提供“单偏振”输入。30.在许多布置中，偏振旋转器7由石英片形成，其厚度将构建传播光束的90°偏振旋转。在如图1所示的多端口布置中，可以使用具有足以与每个端口相互作用的长度为l的单片式(单个)石英片。图2是现有技术的偏振旋转器7的示例性石英实施例的前视图。如图所示，单件石英8用于形成单片式结构，其具有穿过石英8的厚度构建的多个开口9。开口9用于允许第一偏振态(例如，“垂直”)的子光束不受阻碍地通过，同时将正交偏振(“水平”)的子光束旋转90°，使得两个子光束在进入wss内的各个开关引擎部件(未示出)时具有相同的偏振。31.石英材料8中的开口9通常通过使用机械切割工艺来构建，不幸的是，发现机械切割工艺在石英晶体结构的周围部分引起不希望的开裂。此外，机械切割工艺在能够可靠地构建相对较小尺寸(例如，小于约10μm)的开口方面受到限制。相邻开口之间的间距也可能是稍微可变的，这在试图将窗口与相关联的光纤阵列对齐时会导致问题。使用带有加工开口的单片式晶体的另一种替代方案是使用多个小尺寸石英片，每个石英片被定位和对齐以拦截单个光束(这是一种相当劳动密集型的方法，受不对齐和其他制造困难的影响)。32.不使用基于石英的偏振旋转器，液晶(lc)阵列可以用作偏振旋转器阵列。一对lc以提供0°偏振旋转)。在由第一输出窗口22-3执行旋转之后，一对空间上分离的正交子光束穿过双折射走离板20，该双折射走离板20在该方向上用于在空间上重新组合这两个偏振/子光束，并将该组合作为输出光束引导到输出端口18-1。尽管没有具体列举，但应理解的是，还为剩余输出端口18-2和18-3中的每一个构建了一对输出窗口。39.图6是可重构lc偏振旋转器阵列12的较为详细的描述，示出了多个lc微单元14(其中每个微单元的宽度可约为5-8μm)。图6中也示出了以一对一的关系与lc微单元14相关联的多个电极24。具体地，如由窗口配置控制器26控制的，每个电极24-i提供特定的偏置电压到其相关联的lc微单元14-i。输入到控制器26的“命令”定义了要构建的特定端口布置，包括单独的端口的数量、相邻端口之间的间距(节距)、窗口大小(可能包括要分组在一起形成窗口的单独的lc微单元14的数量)、将被定位在端口之间的间隙等。应当理解，使用独立的元件作为窗口配置控制器仅是示例性的，并且可以使用用于将适当的电压施加到单独的lc微单元的任何技术。40.图6中虚线轮廓a表示将lc微单元14的第一集合分组在一起以形成第一窗口，用虚线轮廓“b”表示将lc微单元14的第二集合分组在一起以形成第二窗口。这两个窗口之间的间隙在这里示出为由没有被激励的一对lc微单元(14-x，14-y)形成。在这种情况下，窗口配置控制器26用于将用于构建90°偏振旋转的第一偏置电压v90发送到形成窗口a的lc微单元14。(与0°偏振旋转相关联的)窗口b的lc微单元14类似地由窗口配置控制器26控制，其中在这种情况下，窗口配置控制器26向形成窗口b的lc微单元14的集合提供第二偏置电压v0。由于每个单独的、小尺寸的lc微单元14是单独可控的，窗口尺寸、端口配置、端口节距等都可以经由窗口配置控制器26(或用于寻址单独的lc微单元的任何其他合适的布置)来调节，这是与各种不同的光纤阵列配置一起使用所必需的。41.图7示出了偏振旋转器阵列12内的lc微单元14的一种可能的重构，其实现不同数量的端口，执行不同的功能，以利用与图4的1x3配置相关联的如上所述的相同光耦合接口布置10。这里，1x6的wss能够通过改变lc微单元14的分组来利用布置10，以调节到不同的(较小的)节距(这里示为p')以及与系统其余部分相互作用的不同数量的端口。在图7的布置中，单个输入端口60被定义为最中心端口，两组输出端口(62-1到62-3和62-4到62-6)分别定位在输入端口60的上方和下方。这是许多wss实现方式中使用的常见配置，以最小化将输入端口正确耦合到所选输出端口所需的光束转向角。有利的是，本发明的lc微单元阵列的重构能力允许在图4的1x3wss布置和图7的1x6wss布置之间快速且容易实现改变，而不需要改变任何物理部件。42.对于该特定实施例，可重构偏振旋转器阵列12(经由窗口配置控制器26)受控制，使得(与图4的布置中四个相邻lc微单元14的分组相对比)仅一对相邻lc微单元14被分组在一起以形成窗口。通过简单地调节提供给每个lc微单元14-i的单独的电压，端口接口容易地被调节以适应不同的光纤阵列(与四个光纤相对比，这里是七个光纤)，相邻光纤之间具有不同的节距。显然，这只是一种可能的重构；相邻lc微单元14的任何分组可用于允许给定的一组端口与信号路径对齐。43.图8示出了根据本发明原理利用由lc微单元阵列形成的可重构偏振旋转器的另一优点。在该示例中，寻址单独的lc微单元14的能力允许相同wss开关引擎部件(未示出)与被配置用于不同目的的两个不同光纤阵列通信。图8的(a)示出了第一端口配置63，该第一端口配置63包括1x6端口布置，每个端口之间具有相同节距pa。在这种情况下，适当的lc微单元14的集合被控制以提供90°偏振旋转，其中这些集合间隔一定的量，该量提供与端口配置63的节距pa的对齐。44.图8的(b)示出了不同的端口配置，在这种情况下，其包括用作1x3wss的输入端口和输出端口的端口的第一集合65。端口的第二集合67包括一对端口67-1、67-2，它们可以间隔开以改善开关的光学性能的某些特性(例如，减少相邻端口之间的串扰，减少偏振相关损耗等)，其包括用于发送/接收开关监测信息的一对端口或各种其他可能性。在这种布置中，1x3wss被示为具有与图8的(a)的配置63相同的节距pa。在端口65和67之间的间隔中示出了间隙g，在端口67-1和端口67-2之间定义第二节距pb。根据本发明，通过识别需要与端口67对齐的单独的lc微单元14的不同集合，可以容易地提供这种重构。显然，这只是一个示例；独立寻址每个lc微单元的能力为适应不同配置的光纤阵列提供了很大的灵活性。45.有利地，根据本发明形成的可重构lc微单元偏振旋转器阵列也可用于“重构”给定wss的应用。例如，可重构偏振旋转器阵列的控制允许将“孪生”1xnwss重新用作1x2nwss。图9和图10示出了这种重构是如何发生的。46.图9示出了双1xnwss70，其如此命名是因为两个独立的信号源通过使用沿正交轴传播的信号来同时使用相同的开关硬件(每个源维持定义的偏振)。这里，包括单个输入端口74和数量为n的多个输出端口76的1xn端口布置72被配置成保持“h”偏振状态。伴随的nx1端口布置78完成了沿着正交的“v”偏振态操作的孪生布置(twinarrangement)，布置78被示出为包括单个输出端口80和数量为n的多个输入端口82。单个双折射走离板84被示出为定位成超出1xn端口布置72和nx1端口布置78的孪生配置。以上述方式使用走离板84以提供传播的光学子光束的两个偏振态之间的空间分离。47.可重构lc偏振旋转器阵列86(由大量单独的、小尺寸的lc微单元88形成)被示出为定位成邻近双折射走离板84。窗口配置控制器90被用来向每个lc微单元88提供单独的电压(视情况可以为v90或v0)，使得针对每个端口设定偏振窗口的大小和对齐偏振窗口。在孪生1xn中利用相同wss元件(例如，偏振分束器94和开关引擎96)的能力来自于将“偏振分集”应用于该布置。即，1xnwss72被配置为利用在第一偏振方向(这里定义为“水平”)上传播的光束，而nx1wss78被配置为利用在第二正交偏振方向(这里定义为“垂直”)上传播的光束。通过维持与每个wss相关联的自由空间光束之间的正交性，两个独立的布置可以共享相同的切换元件。48.根据本发明的原理，可重构lc偏振旋转器阵列86被控制以提供所需的偏振分集。通过用适当的电压电平寻址每个单独的lc微单元88，使用单个走离板和单个偏振旋转器阵列来实现偏振分集是可能的。49.图10示出了由与用于形成图9的孪生1xnwss相同的部件形成的1x2nwss100。这里，第一端口74被定义为单个输入端口，其余端口(2n，或2n+1)被用作输出端口。为了实现该重构，窗口配置控制器90修改被施加到lc微单元88的电压，使得(与用于“孪生”布置的尺寸相同的)相邻窗口具有交替偏振。因此，在这种“重构”中，在wss内使用单个偏振态，并且(与图9的配置相比)与给定输入端口相关联的可能的输出端口的数量增加了一倍。50.如图9和图10所示，根据需要，外部“命令”输入可用于针对特定输入/输出端口布置来指示控制器90。根据本发明的原理，每个单独的lc微单元88是可以单独寻址的，并且对控制器90的命令被用于确定要被激励的特定lc微单元和要被施加的特定电压(v90或v0)。51.如上所述关于将孪生1xnwss重构为1x2nwss的本发明的原理也可用于将孪生1xnwss重构为1x(n/2)wss的“四元”布置。52.本领域中的技术人员将认识到，本发明不被限制于上文所具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文所描述的各种特征的组合及子组合以及本发明的变型和修改，这些在本领域的技术人员阅读上述描述之后将被想到并且没有在现有技术中。当前第1页12当前第1页12