CN107850736B - 一种光交叉连接器 - Google Patents

Abstract

一种光交叉连接器，通过设置偏振分离装置(2)将各光束分离为第一偏振态和第二偏振态，偏振转换装置(3、5)对第二偏振态分量进行转换，LCOS光切换模块(4)对各第一偏振态和转换后处于第一偏振态的分量进行光路偏移，偏振转换装置(3、5)和偏振复合装置(6)还原各光束后输出。该光交叉连接器无摩擦损耗，稳定性高。

Description

一种光交叉连接器

技术领域

本发明实施例涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光交叉连接器。

背景技术

随着光通信技术的发展和波分复用(Wavelength Division Multiplex，WDM)的规模应用，光网络节点设备的容量越来越大，对网络的生存性提出了更高的要求，光交叉连接(Optical Cross-connect，OXC)集传输与交换于一体，具有传输容量大、组网灵活、网络具有可扩展性和可重构性、易于升级、可透明传输各种格式的不同速率等级的信号，能够同时适应用户信号种类和服务种类不断增长的需求等诸多优点，是构成光传送网络(OpticalTransport Network，OTN)的重要节点设备。

实现OXC的关键在于开发应用先进的光器件，特别是光交换器件和光波长转换器件。目前，业界已研制了多种可用于实现光交换的器件，在光开关方面有机械光开关、聚合物开关、半导体光开关、平面光波导光开关和微机械光开关(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)等，特别是MEMS光开关的技术发展很快。

基于MEMS技术的OXC主要是利用微动微镜制作OXC光开关矩阵，微动微镜可以采用上下折叠方式、左右移动方式或旋转方式来实现开关的导通和断开功能。MEMS技术制作的光开关是将机械结构、微触动器和微光元件在集成同一衬底上。目前已经有基于二维(2D)和三维(3D)设计的MEMS光开关的商用产品。

2D结构的MEMS光开关中的所有微反射镜和输入输出光纤位于同一平面上，通过静电致动器使微镜直立和倒下或以“跷跷板”的方式使微镜处于接通光路和弹出光路的工作方式来实现“开”和“关”的功能，2D结构控制简单但由于受光程和微镜面积的限制，交换端口数不能做得很大。

在3D结构的MEMS光开关中，例如，如图1所示为一种基于MEMS的3D OXC光开关的结构示意图。所有微反射镜处于相向的两个平面上，通过改变每个微镜的不同位置来实现光路的切换，每个微反射镜至少需要输入光纤的数量可精确控制的可动位置，3D结构虽然可实现上千端口数的交换，但是，这种3D OXC结构在使用MEMS的机械结构来控制微反射镜的偏折角度时产生的摩擦力会导致芯片的稳定性较差。

发明内容

本发明实施例提供一种光交叉连接器，以克服现有技术采用机械机构控制微反射镜偏折角度方式中由于机械摩擦力导致的芯片稳定性差的问题。

本发明实施例的第一方面提供一种光交叉连接器，所述光交叉连接器包括：光输入装置、偏振分离装置、第一偏振转换装置、硅基液晶LCOS光切换模块、第二偏振转换装置、偏振复合装置、光输出装置；

所述光输入装置包括Z个输入端口，所述光输入装置用于将Z路第一光束集中的各个第一光束分别输入至所述偏振分离装置，所述第一光束集中的各个光束的传播光路不重合；所述光输出装置包括W个输出端口，所述光输出装置用于输出W路第二光束集，所述第二光束集中的各个第二光束的传播光路不重合；

所述偏振分离装置，用于对所述第一光束集中的各个第一光束分别进行偏振分离，得到第三光束集和第四光束集，其中，所述第三光束集中的第X路第三光束为所述第一光束集中的第X路第一光束处于第一偏振态的光束分量，所述第四光束集中的第X路第四光束为所述第一光束集中的第X路第一光束处于第二偏振态的光束分量；还用于，将所述第三光束集中的各个第三光束分别输出至所述LCOS光切换模块，以及，将所述第四光束集中的各个第四光束分别输出至所述第一偏振态转换装置；

所述第一偏振转换装置，用于对所述第四光束集中的各个第四光束进行偏振态转换，得到第五光束集，所述第五光束集中的各个第五光束处于第一偏振态；还用于，将所述第五光束集中的各个第五光束分别输出至所述LCOS光切换模块；

所述LCOS光切换模块，用于根据预设的第一光路偏移参数集对各个所述第三光束进行光路偏移，得到第六光束集，并将所述第六光束集中的各个第六光束输出至偏振复合装置，其中，所述第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于对第X个第三光束进行光路偏移，以使所述第X个第三光束偏移后沿所述第六光束集中第Y个第六光束的传播光路传播；

所述LCOS光切换模块，还用于根据预设的第二光路偏移参数集对各个所述第五光束进行光路偏移，得到第七光束集，并将所述第七光束集中的各个第七光束输出至第二偏振转换装置，其中，所述第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于对第X个第五光束进行光路偏移，以使所述第X个第五光束偏移后沿所述第七光束集中的第Y个第七个光束的传播光路传播，其中，所述第Y个第七光束经所述第二偏振转换装置转换后沿第八光束集中第Y个第八光束的传播光路传播；

所述第二偏振转换装置，用于对所述第七光束集中的各个第七光束进行偏振态转换，得到所述第八光束集，所述第八光束集中的各个第八光束处于第二偏振态，其中，所述第七光束集中的第Y个第七光束的传播光路与所述第八光束集中的第Y个第八光束的传播光路对应；还用于，将所述第八光束集中的各个第八光束分别输出至所述偏振复合装置；

所述偏振复合装置，用于对所述第六光束集和所述第八光束集中的各个光束进行偏振复合，得到所述第二光束集，其中，所述偏振复合装置分别对所述第六光束集中的第Y个第六光束和所述第八光束集中的第Y个第八光束进行偏振复合，得到第Y个第二光束，所述第Y个第六光束的传播光路和所述第Y个第八光束的传播光路满足，经过偏振复合后得到的光束沿所述第二光束集的第Y个第二光束的传播光路进行传播；还用于，将所述第二光束集中的各个第二光束分别输出至所述光输出装置；

其中，X∈[1，Z]，Y∈[1，W]。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述LCOS光切换模块包括：第一LCOS光切换单元和第二LCOS光切换单元；所述第一LCOS光切换单元包括第一LCOS光切换子单元和第二LCOS光切换子单元，所述第二LCOS光切换单元包括第三LCOS光切换子单元和第四LCOS光切换子单元；

所述第一LCOS光切换子单元，用于分别根据各个所述第三光束所属输入端口对应的第一偏折角度对各个所述第三光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个所述第三光束分别输出至所述第三LCOS光切换子单元；

所述第二LCOS光切换子单元，用于分别根据各个所述第五光束所属输入端口对应的第二偏折角度对各个所述第五光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个所述第五光束分别输出至所述第四LCOS光切换子单元；

所述第三LCOS光切换子单元，用于分别根据各个所述第三光束所属输入端口对应的第三偏折角度对经过偏折的各个所述第三光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个所述第三光束分别输出至所述偏振复合装置；

所述第四LCOS光切换子单元，用于分别根据各个第五光束所属输入端口对应的第四偏折角度对经过偏折的各个所述第五光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个所述第五光束分别输出至所述第二偏振转换装置；

其中，对于任一第X个输入端口，所述第X个输入端口对应的所述第一偏折角度和所述第三偏折角度根据所述第一光路偏移参数集中第X个偏移参数确定，所述第X个输入端口对应的所述第二偏折角度和所述第四偏折角度根据所述第二光路偏移参数集中第X个偏移参数确定。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述偏振分离装置包括Z个偏振分离输入位置区、Z个第一偏振分离输出位置区和Z个第二偏振分离输出位置区，其中，第X个偏振分离输入位置区与第X个第一偏振分离输出位置区和第X个第二偏振分离输出位置区对应，所述偏振分离装置用于从所述第X个偏振分离输入位置区接收第X个第一光束，并通过所述第X个第一偏振分离输出位置区和所述第X个第二偏振分离输出位置区分别输出第X个第三光束和第X个第四光束；

所述偏振复合装置包括Z个第一偏振复合输入位置区、Z个第二偏振复合输入位置区和Z个偏振复合输出位置区，其中，第Y个偏振复合输出位置区与第Y个第一偏振复合输入位置区和第Y个第二偏振复合输入位置区对应，所述偏振复合装置用于分别从所述第Y个第一偏振复合输入位置区和所述第Y个第二偏振复合输入位置区接收所述第Y个第六光束和所述第Y个第八光束，并通过所述第Y个偏振复合输出位置区输出复合后的第Y个第二光束；

所述第一偏振转换装置和所述第二偏振转换装置包括Z个转换位置区；所述第一LCOS光切换子单元、所述第二LCOS光切换子单元、所述第三LCOS光切换子单元和所述第四LCOS光切换子单元分别包括Z个偏折位置区；

所述光输入装置的第X个输出端口输出的第X个第一光束与第X个偏振分离输入位置区对应；

第X个第一偏振分离输出位置区与所述第一LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区对应；第X个第二偏振分离输出位置区与所述第一偏振转换装置的第X个转换位置区对应；

所述第一偏振转换装置的第X个转换位置区输出的第X个第五光束与所述第二LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区对应；

根据所述第一光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第一偏折角度用于使得所述第一LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区输出的经过偏折的第X个第三光束与所述第三LCOS光切换子单元的第Y个偏折位置区对应；

根据所述第二光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第二偏折角度用于使得所述第二LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区输出的经过偏折的第X个第五光束与所述第四LCOS光切换子单元的第Y个偏折位置区对应；

根据所述第一光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第三偏折角度用于使得所述第三LCOS光切换子单元的第Y个偏折位置区输出的第Y个第六光束与第Y个第一偏振复合输入位置区对应；

根据所述第二光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第四偏折角度用于使得所述第四LCOS光切换子单元的第Y个偏折位置区输出的第Y个第七光束与所述第二偏振转换装置的第Y个转换位置区对应；

所述第二偏振转换装置的第Y个转换位置区输出的第Y个第八光束与第Y个第二偏振复合输入位置区对应；

第Y个偏振复合输出位置区输出的第二光束与所述光输出装置的第Y个输出端口对应；

其中，W等于Z。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述光输入装置的各个输入端口的输入方向沿第一方向角平行设置；所述光输出装置上的各个输出端口的输出方向沿第二方向角平行设置；所述第一方向角与所述第二方向角相同；所述第一光束集中的Z路第一光束的排列为P行Q列的光束阵列，所述第二光束集中的Z路第二光束的排列为P行Q列的光束阵列，且所述第一光束集中各第一光束的行间距、所述第一光束集中各第一光束的列间距、所述第二光束集中各第二光束的行间距和所述第二光束集中各第二光束的列间距相等；所述第一光束集的光路延伸方向和所述第二光束集的光路延伸方向平行；

所述偏振分离装置的Z个偏振分离输入位置区排列为P行Q列的阵列，第i行第j列的偏振分离输入位置区位于第i行第j列的第一光束的延伸光路上，所述偏振复合装置的Z个偏振复合输出位置区排列为P行Q列的阵列，第m行第n列的偏振复合输出位置区位于向第m行第n列的输出端口输出的第二光束的延伸光路上；

所述第一LCOS光切换子单元的各个偏折位置区和所述第二LCOS光切换子单元的各个偏折位置区位于第一平面内，所述第一平面与所述第一方向角之间的水平夹角和垂直夹角分别为第一水平偏向角和第一垂直偏向角，所述第一水平偏向角和所述第一垂直偏向角根据所述第一方向角和所述第二方向角以及所述光输入装置和所述光输出装置之间的相对位置确定；

所述第一LCOS光切换子单元的各个偏折位置区和所述第二LCOS光切换子单元的各个偏折位置区的偏折作用面面向所述偏振分离装置设置，所述第一LCOS光切换子单元的第i行第j列的偏折位置区位于第i行第j列的偏振分离输入位置区对应的第一偏振分离输出位置区输出光束的延伸光路上，所述第二LCOS光切换子单元的第i行第j列的偏折位置区位于第i行第j列的偏振分离输入位置区对应的第二偏振分离输出位置区的输出光束的延伸光路上；

所述第三LCOS光切换子单元的各个偏折位置区和所述第四LCOS光切换子单元的各个偏折位置区位于第二平面内；所述第二平面为经过偏折后的所述第三光束集中的第三光束的各个延伸光路与所述第二光束集中的第二光束的各个延伸光路的各个交点所确定的平面，其中，经过偏折的第Y路第三光束的延伸光路与第Y路第二光束的延伸光路相交；

所述第三LCOS光切换子单元的各个偏折位置区和所述第四LCOS光切换子单元的各个偏折位置区的偏折作用面面向所述偏振复合装置设置；

所述第三LCOS光切换子单元的第m行第n列的偏折位置区位于经过偏折后的第i行第j列的第三光束的延伸光路与所述第m行第n列的第二光束的延伸光路的交点上，所述第四LCOS光切换子单元的第m行第n列的偏折位置区位于经过偏折后的第i行第j列的第五光束的延伸光路与所述第m行第n列的第二光束的延伸光路的交点上；

所述第一平面与各个所述第三光束的交点和所述第一平面与各个所述第五光束的交点不重合；所述第二平面与经过偏折后的各个第三光束的交点和所述第二平面与经过偏折后的各个第五光束的交点不重合；

其中，i∈[1，P]，j∈[1，Q]，m∈[1，P]，n∈[1，Q]。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述第二平面平行于所述第一平面。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，对于任一组对应的偏振分离输入位置区、第一偏振分离输出位置区和第二偏振分离输出位置区，所述偏振分离输入位置区输入的第一光束、所述第一偏振分离输出位置区输出的第三光束和所述第二偏振分离输出位置区输出的第四光束满足：该第三光束、该第四光束与该第一光束共平面且相交，该第三光束与该第一光束的夹角、该第四光束与该第一光束的夹角的大小均等于预设的偏振分离角度；并且，位于同一行的偏振分离输入位置区对应的第三光束和第四光束所在的平面重合，位于不同行的偏振分离输入位置区对应的第三光束和第四光束所在的平面相互平行；

对于任一组对应的第一偏振复合输入位置区、第二偏振复合输入位置区和偏振复合输出位置区，所述第一偏振复合输入位置区输入的第六光束、所述第二偏振复合输入位置区输入的第八光束与所述偏振分离输出位置区输出的第二光束满足：该第六光束、该第八光束与该第二光束共平面且相交，该第六光束与该第二光束的夹角与该第八光束与该第二光束的夹角的大小均等于所述预设的偏振分离角度；并且，位于同一行的偏振复合输出位置区对应的第六光束和第八光束所在的平面重合，位于不同行的偏振复合输出位置区对应的第六光束和第八光束所在的平面相互平行；

对于任一第X个输入端口，所述第X个输入端口对应的第一偏折角度具体根据所述第一LCOS光切换子单元与所述第三LCOS光切换子单元的相对位置、所述第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数和所述预设的偏振分离角度确定；所述第X个输入端口对应的第二偏折角度具体根据所述第二LCOS光切换子单元与所述第四LCOS光切换子单元的相对位置、所述第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数和所述预设的偏振分离角度确定；

所述第X个输入端口对应的第一偏折角度等于所述第X个输入端口对应的第二偏折角度；所述第X个输入端口对应的第三偏折角度等于所述第X个输入端口对应的第四偏折角度。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，对于任一组对应的偏振分离输入位置区、第一偏振分离输出位置区和第二偏振分离输出位置区，所述偏振分离输入位置区输入的第一光束、所述第一偏振分离输出位置区输出的第三光束和所述第二偏振分离输出位置区输出的第四光束满足：该第三光束、该第四光束与该第一光束共平面，且该第三光束与该第四光束平行；

对于任一组对应的第一偏振复合输入位置区、第二偏振复合输入位置区和偏振复合输出位置区，所述第一偏振复合输入位置区输入的第六光束、所述第二偏振复合输入位置区输入的第八光束与所述偏振分离输出位置区输出的第二光束满足，该第六光束、该第八光束与该第二光束共平面且相互平行；

所述偏振分离装置的Z个第一偏振分离输出位置区排列为P行Q列的阵列；所述偏振分离装置的Z个第二偏振分离输出位置区排列为P行Q列的阵列；

所述偏振复合装置的Z个第一偏振复合输入位置区排列为P行Q列的阵列；所述偏振复合装置的的Z个第二偏振复合输入位置区的排列为P行Q列的光束阵列。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，对于任一组对应的偏振分离输入位置区、第一偏振分离输出位置区和第二偏振分离输出位置区，所述偏振分离输入位置区输入的第一光束、所述第一偏振分离输出位置区输出的第三光束和所述第二偏振分离输出位置区输出的第四光束满足：该第三光束、该第四光束与该第一光束共平面，且该第三光束与该第四光束平行；

对于任一组对应的第一偏振复合输入位置区、第二偏振复合输入位置区和偏振复合输出位置区，所述第一偏振复合输入位置区输入的第六光束、所述二偏振复合输入位置区输入的第八光束与所述偏振复合输出位置区输出的第二光束满足，该第六光束、该第八光束与该第二光束共平面且相互平行；

所述偏振分离装置的Z个第一偏振分离输出位置区和Z个第二偏振分离输出位置区排列为2P行Q列的阵列，所述Z个第一偏振分离输出位置区分别位于预设的第一行号组中的行，所述Z个第二偏振分离位置区分别为预设的第二行号组中的行，所述第一行号组中的行与所述第二行号组中的行不同；其中，来自同一输入端口的第三光束和第四光束位于同一列的相邻位置；

对于各个所述第三光束中的任意一路，所述第一LCOS光切换子单元对所述第三光束偏折所述第一偏折角度的方向与所述第三LCOS光切换子单元对经过偏折的所述第三光束偏折所述第三偏折角度的方向相反；对于各个所述第四光束中的任意一路，所述第二LCOS光切换子单元对所述第五光束偏折所述第二偏折角度的方向与所述第四LCOS光切换子单元对经过偏折的所述第五光束偏折所述第四偏折角度的方向相反。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，还包括：光路变换器，所述光路变换器为一个或多个透镜，所述光路变换器位于所述第一LCOS光切换单元向所述第二LCOS光切换单元输出的经过偏折的各个所述第三光束和各个所述第五光束的光路上，所述光路变换器平行于所述第一平面设置；所述光路转换器的等效光心位于所述第一LCOS光切换单元的中心与所述第二LCOS光切换单元的中心的连线上，且所述光路转换器的等效光心与所述第一LCOS光切换单元的中心之间的距离等于所述光路转换器与所述第二LCOS光切换单元的中心之间的距离；其中，所述第一LCOS光切换单元的中心为由所述第一LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列和所述第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列所组成的偏折位置区阵列的中心，所述第二LCOS光切换单元的中心为由所述第三LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列和所述第四LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列所组成的偏折位置区阵列的中心。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，还包括：第一光路变换器和第二光路变换器，所述第一光路变换器和所述第二光路变换器为一个或多个透镜，所述第一光路变换器位于所述第一LCOS光切换子单元向所述第三LCOS光切换子单元输出的经过偏折的各个所述第三光束的传播光路上，所述第二光路变换器位于所述第二LCOS光切换子单元向所述第四LCOS光切换子单元输出的经过偏折的各个所述第五光束的传播光路上，所述第一光路变换器和所述第二光路变换器共平面且平行于所述第一平面设置；

所述第一光路转换器的等效光心位于所述第一LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心与所述第三LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心的连线上，且所述第一光路转换器的等效光心与所述第一LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心之间的距离等于所述第一光路转换器的等效光心与所述第三LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心之间的距离；所述第二光路转换器的等效光心位于所述第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心与所述第四LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心的连线上，且所述第二光路转换器与所述第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心之间的距离等于所述第二光路转换器的等效光心与所述第四LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心之间的距离。

结合第一方面的第八种可能的实现方式，在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述光路变换器的等效光心与所述偏振分离装置的中心之间的光程等于所述光路变换器的等效焦距的两倍，所述偏振分离装置的中心为各个所述偏振分离输入位置区组成的位置区阵列的中心；

所述光路变换器的等效光心与所述偏振复合装置的中心之间的光程等于所述光路变换器的等效焦距的两倍，所述偏振复合装置的中心为各个所述偏振复合输出位置区组成的位置区阵列的中心。

结合第一方面的第十种可能的实现方式，在第一方面的第十一种可能的实现方式中，所述第一LCOS光切换单元的中心与所述偏振分离装置的中心之间的距离等于所述光路变换器的等效焦距，所述第二LCOS光切换单元的中心与所述偏振复合装置的中心之间的距离等于所述光路变换器的等效焦距。

结合第一方面的第二种至第十一种任一种可能的实现方式，在第一方面的第十二种可能的实现方式中，还包括：

对于任一第X个输入端口，所述第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于使所述第X个第三光束经过所述LCOS光切换模块偏移后沿所述第六光束集中第X个第六光束的传播光路传播，所述第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于使所述第X个第五光束经过所述LCOS光切换模块偏移后沿所述第七光束集中第X个第七光束的传播光路传播；

所述第一LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区输出的光束对应所述第三LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区；所述第二LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区输出的光束对应所述第四LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区。

结合第一方面的第二种至第十二种任一种可能的实现方式，在第一方面的第十三种可能的实现方式中，所述第一偏振转换装置位于所述第二LCOS光切换子单元靠近所述偏振分离装置的一侧；所述第二偏振转换装置位于所述第四LCOS光切换子单元靠近所述偏振复合装置的一侧。

结合第一方面，第一方面的第一种至第十二种任一种可能的实现方式，在第一方面的第十三种可能的实现方式中，所述第一偏振转换装置和所述第二偏振转换装置为半波片。

结合第一方面，第一方面的第一种至第十三种任一种可能的实现方式，在第一方面的第十四种可能的实现方式中，所述光输入装置和所述偏振分离装置之间还包括：准直镜阵列；

所述偏振复合装置和所述光输出装置之间还包括：准直镜阵列。

本发明实施例光交叉连接器，通过设置偏振分离装置对光输入装置输入的光束阵列中的各个光束分别分离为处于第一偏振态的光束分量和处于第二偏振态的光束分量，并通过第一偏振转换装置将各个处于第二偏振态的光束分量转换为处于第一偏振态，并通过LCOS光切换模块分别对根据各个输入端口对应的第一光路偏移参数集的偏移参数和第二光路偏移参数集中的偏移参数对各个输入端口对应的处于第一偏振态的光束分量和转换后处于第一偏振态的光束分量进行光路偏移，然后通过第二偏振转换装置和偏振复合装置分别还原各个光束，并将复合后的各个光束输出至光输出装置。本发明实施例提供了的光交叉连接器不具有机械性部件、无摩擦损耗，光交叉连接器的稳定性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为一种基于MEMS的3D OXC光开关的结构示意图；

图2所示为本发明光交叉连接器实施例一的结构示意图；

图3为图2所示光交叉连接器实施例一的一种可选的实施方式的结构示意图；

图4为图2所示光交叉连接器实施例一的一种优选的实施方式的结构示意图；

图5所示为本发明光交叉连接器实施例二的XOZ平面结构示意图；

图6为图5所示光交叉连接器实施例二的XOZ平面光路示意图；

图7为图5所示光交叉连接器实施例二中经过偏振分离装置的光路示意图；

图8为图5所示光交叉连接器实施例二中经过第一LCOS光切换子单元和第二LCOS光切换子单元的光路示意图；

图9为图5所示光交叉连接器实施例二中第一LCOS光切换子单元和第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的分布示意图；

图10为图5所示光交叉连接器实施例二的一种优选的实施方式的光路示意图；

图11为图5所示光交叉连接器实施例二的另一种可选的实施方式的结构示意图；

图12所示为本发明光交叉连接器实施例三的结构示意图；

图13为图12所示光交叉连接器实施例三中经过偏振分离装置的光路示意图；

图14为图12所示光交叉连接器实施例三中的偏振分离装置输出的各个第三光束和各个第四光束的分布示意图；

图15所示为本发明光交叉连接器实施例四的结构示意图；

图16为图15所示光交叉连接器实施例四中的偏振分离装置输出的各个第三光束和各个第四光束的分布示意图；

图17为图15所示光交叉连接器实施例四中第一LCOS光切换子单元和第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的分布示意图；

图18为图15所示的光交叉连接器实施例四的一种可选的实施方式的结构示意图；

图19为图18所示光交叉连接器的偏振分离装置输出的各个第三光束和各个第四光束的分布示意图；

图20为图15所示光交叉连接器中第一LCOS光切换子单元和第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的分布示意图。

附图标记：

1、光输入装置； 2、偏振分离装置；

3、第一偏振转换装置； 4、LCOS光切换模块；

5、第二偏振转换装置； 6、偏振复合装置；

7、光输出装置； 8、准直镜阵列；

45、第一LCOS光切换单元； 46、第二LCOS光切换单元；

41、第一LCOS光切换子单元； 42、第二LCOS光切换子单元；

43、第三LCOS光切换子单元； 44、第四LCOS光切换子单元；

90、光路转换器； 91、第一光路转换器；

92、第二光路转换器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2所示为本发明光交叉连接器实施例一的结构示意图；图3为图2所示光交叉连接器实施例一的一种可选的实施方式的结构示意图；图4为图2所示光交叉连接器实施例一的一种优选的实施方式的结构示意图。

如图2所示，本发明实施例的光交叉连接器可以包括：

光输入装置1、偏振分离装置2、第一偏振转换装置3、硅基液晶LCOS光切换模块4、第二偏振转换装置5、偏振复合装置6、光输出装置7。

在本发明的各个实施例中，LCOS光切换模块4可以包括硅基互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)电路基板和液晶层。通过硅基CMOS电路对液晶层施加特定的电压，能够控制该区域液晶层的折射率，进而改变输入该区域的光束的相位，从而控制出射光束的方向变化，本发明实施例正是利用这一基本原理实现一种基于LCOS材料的光交叉连接器。

需要说明的是，在光传输系统中，光信号一般包括两种偏振态，并且，光信号中在两种偏振态上传输的信息是动态交换的，由于硅基CMOS电路基板和液晶层仅能对偏振态为平行于液晶层的第一偏振态的光束进行偏折，因此，需要将光信号中处于第二偏振态的信号转换为第一偏振态，再使用硅基CMOS电路基板和液晶层对第一偏振态和原第二偏振态转换偏振态后的信号进行偏折处理，经过偏折后，将转换为第一偏振态的原第二偏振态的信号还原为第二偏振态，进行传输。可选的，用于转换偏振态的第一偏振转换装置3和第二偏振转换装置5例如可以采用半波片。

在本发明实施例提供的光交叉连接器中，光输入装置1可以包括Z个输入端口，光输入装置1用于将Z路第一光束集中的各个第一光束分别输入至偏振分离装置2，第一光束集中的各个光束的传播光路不重合；光输出装置7包括W个输出端口，光输出装置7用于输出W路第二光束集，第二光束集中的各个第二光束的传播光路不重合。

偏振分离装置2，可以用于对第一光束集中的各个第一光束分别进行偏振分离，得到第三光束集和第四光束集，其中，第三光束集中的第X路第三光束为第一光束集中的第X路第一光束处于第一偏振态的光束分量，第四光束集中的第X路第四光束为第一光束集中的第X路第一光束处于第二偏振态的光束分量；还可以用于，将第三光束集中的各个第三光束分别输出至LCOS光切换模块4，以及，将第四光束集中的各个第四光束分别输出至第一偏振转换装置3。

第一偏振转换装置3，可以用于对第四光束集中的各个第四光束进行偏振态转换，得到第五光束集，第五光束集中的各个第五光束处于第一偏振态；还可以用于，将第五光束集中的各个第五光束分别输出至LCOS光切换模块4。

LCOS光切换模块4，可以用于根据预设的第一光路偏移参数集对各个第三光束进行光路偏移，得到第六光束集，并将第六光束集中的各个第六光束输出至偏振复合装置6，其中，所述第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于对第X个第三光束进行光路偏移，以使所述第X个第三光束偏移后沿所述第六光束集中第Y个第六光束的传播光路传播。

LCOS光切换模块4，还可以用于根据预设的第二光路偏移参数集对各个第五光束进行光路偏移，得到第七光束集，并将第七光束集中的各个第七光束输出至第二偏振转换装置5，其中，第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于对第X个第五光束进行光路偏移，以使第X个第五光束偏移后沿第七光束集中的第Y个第七个光束的传播光路传播，其中，第Y个第七光束经第二偏振转换装置5转换后沿第八光束集中第Y个第八光束的传播光路传播。

第二偏振转换装置5，可以用于对第七光束集中的各个第七光束进行偏振态转换，得到所述第八光束集，第八光束集中的各个第八光束处于第二偏振态，其中，第七光束集中的第Y个第七光束的传播光路与第八光束集中的第Y个第八光束的传播光路对应；还可以用于，将第八光束集中的各个第八光束分别输出至偏振复合装置6。

其中，X∈[1，Z]，Y∈[1，W]。

还需要说明的是，第一光路偏移参数集和第二光路偏移参数集可以预先设置在LCOS光切换模块4上，也可以设置在光交叉连接器的其他位置，第一光路偏移参数集中的各个偏移参数用于指示LCOS光切换模块4进行光路偏移时第三光束集中的各个光束与第六光束集中的各个光束的对应关系，第二光路偏移参数集中的各个偏移参数用于指示LCOS光切换模块4进行光路偏移时第五光束集中的各个光束与第七光束集中的各个光束的对应关系。

可选的，对于任一第X个输入端口，若第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于使第X个第三光束经过LCOS光切换模块4偏移后沿第六光束集中第X个第六光束的传播光路传播，第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于使第X个第五光束经过LCOS光切换模块4偏移后沿第七光束集中第X个第七光束的传播光路传播。

本发明实施例提供的光交叉连接器，通过设置偏振分离装置对光输入装置输入的光束阵列中的各个光束分别分离为处于第一偏振态的光束分量和处于第二偏振态的光束分量，并通过第一偏振转换装置将各个处于第二偏振态的光束分量转换为处于第一偏振态，并将各个处于第一偏振态的光束分量和转换后处于第一偏振态的各个光束分量分别输入LCOS光切换模块，LCOS光切换模块分别根据各个输入端口对应的第一光路偏移参数集的偏移参数和第二光路偏移参数集中的偏移参数对各个输入端口对应的处于第一偏振态的光束分量和转换后处于第一偏振态的光束分量进行光路偏移，第一光路偏移参数集和第二光路偏移参数集中的各个偏移参数分别用于指示输入LCOS光切换模块4的各个处于第一偏振态的光束与输出的光束的光路对应关系和输入LCOS光切换模块4的各个转换后处于第一偏振态的光束与输出的光束的光路对应关系，LCOS光切换模块将各个经过光路偏移的处于第一偏振态的光束分量分别输出至偏振复合装置，并将各个经过光路偏移的转换后处于第一偏振态的光束分量分别输出至第二偏振转换装置，第二偏振转换装置将各个转换后处于第一偏振态的光束分量转换回第二偏振态后分别输出至偏振复合装置，偏振复合装置分别对各组来自同一输入端口的处于第一偏振态的光束分量和还原为第二偏振态的光束分量进行偏振复合，并将复合后的各个光束输出至光输出装置输出。本发明实施例提供了一种利用硅基CMOS电路控制液晶层折射率的原理实现的光交叉连接器。基于该原理实现的光交叉连接器具有多项优势。硅基CMOS电路控制液晶层的折射率的方式作为光驱动引擎，因此，采用硅基CMOS电路和液晶层制作的光交叉连接器不具有机械性部件、无摩擦损耗，光交叉连接器的稳定性较高。并且，硅基CMOS电路控制液晶层具有成本低易推广，且不需要设置体积较大的光检查模块进行光功率监控的反馈控制的优点。

可选的，可参考图3，在图2所示光交叉连接器的基础上，光输入装置1和偏振分离装置2之间还可以包括：准直镜阵列8，以提高光输入装置1向偏振分离装置2输入的各个光束方向的准直度，从而可以提高整个光交叉连接器在进行光路交叉时，对各个光束进行光路偏移的准确度。相应地，偏振复合装置6和光输出装置7之间还可以包括：准直镜阵列8，以提高偏振复合装置6向光输出装置7输入的各个光束的方向的准确度。由于光输出装置7要求输出的光束必须准直输入光输出装置7的各个输出端口，因此，提高输入光输出装置7的各个光束的方向的准直度，可以减少光交叉连接器在最终输出光束时各个光束的损耗。可选的，准直镜阵列8可以采用可输入Z路光束的准直器。

优选的，可参考图4，在图2至图3所示光交叉连接器的基础上，本发明实施例的LCOS光切换模块4可以包括：第一LCOS光切换单元45和第二LCOS光切换单元46；第一LCOS光切换单元45可以包括第一LCOS光切换子单元41和第二LCOS光切换子单元42，第二LCOS光切换单元46可以包括第三LCOS光切换子单元43和第四LCOS光切换子单元44。

其中，第一LCOS光切换子单元41，可以用于分别根据各个第三光束所属输入端口对应的第一偏折角度对各个第三光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个第三光束分别输出至第三LCOS光切换子单元43。

第二LCOS光切换子单元42，可以用于分别根据各个第五光束所属输入端口对应的第二偏折角度对各个第五光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个第五光束分别输出至第四LCOS光切换子单元44。

第三LCOS光切换子单元43，可以用于分别根据各个第三光束所属输入端口对应的第三偏折角度对经过偏折的各个第三光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个第三光束分别输出至偏振复合装置6。

第四LCOS光切换子单元44，可以用于分别根据各个第五光束所属输入端口对应的第四偏折角度对各个第五光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个第五光束分别输出至第二偏振转换装置5。

需要说明的是，第一LCOS光切换子单元41、第二LCOS光切换子单元42、第三LCOS光切换子单元43、第四LCOS光切换子单元44可以分别包括硅基CMOS电路、液晶层，每个光切换子单元上的硅基CMOS电路对该光切换子单元上的液晶层进行折射率的控制，使得输出该光切换子单元的光束与输入该光切换子单元的光束的方向角偏折与该输入的光束对应的偏折角度。

具体的，对于任一第X个输入端口，所述第X个输入端口对应的第一偏折角度和第三偏折角度根据第一光路偏移参数集中第X个偏移参数确定，所述第X个输入端口对应的第二偏折角度和第四偏折角度根据所述第二光路偏移参数集中第X个偏移参数确定。

可选的，输出端口的数量W可以设置等于输入端口的数量Z，也可以设置不等于Z。优选的，可以设置W等于Z。需要说明的是，本发明实施例的附图均以W等于Z示例。

举例来说，偏振分离装置2可以包括Z个偏振分离输入位置区、Z个第一偏振分离输出位置区和Z个第二偏振分离输出位置区，其中，第X个偏振分离输入位置区与第X个第一偏振分离输出位置区和第X个第二偏振分离输出位置区对应，偏振分离装置2用于从第X个偏振分离输入位置区接收第X个第一光束，并通过第X个第一偏振分离输出位置区和第X个第二偏振分离输出位置区分别输出第X个第三光束和第X个第四光束。

偏振复合装置6可以包括Z个第一偏振复合输入位置区、Z个第二偏振复合输入位置区和Z个偏振复合输出位置区，其中，第Y个偏振复合输出位置区与第Y个第一偏振复合输入位置区和第Y个第二偏振复合输入位置区对应，偏振复合装置6用于分别从第Y个第一偏振复合输入位置区和第Y个第二偏振复合输入位置区接收第Y个第六光束和第Y个第八光束，并通过第Y个偏振复合输出位置区输出复合后的第Y个第二光束。

第一偏振转换装置3和第二偏振转换装置5可以包括Z个转换位置区；第一LCOS光切换子单元41、第二LCOS光切换子单元42、第三LCOS光切换子单元43和第四LCOS光切换子单元44分别包括Z个偏折位置区。

光输入装置1，可以用于将P×Q路第一输入光束阵列中的各个光束分别输出至偏振分离装置2，其中，光输入装置1的第X个输出端口输出的第X个第一光束与第X个偏振分离输入位置区对应。

偏振分离装置2，可以用于将各个第三光束分别输出至第一LCOS光切换子单元41。其中，第X个第一偏振分离输出位置区与所述第一LCOS光切换子单元41的第X个偏折位置区对应；偏振分离装置2，还具体用于将各个第四光束分别输出至第一偏振转换装置3，其中，第X个第二偏振分离输出位置区与第一偏振转换装置3的第X个转换位置区对应。

第一偏振转换装置3，可以用于将各个所述第二光束分量分别输出至第二LCOS光切换子单元42，其中，第一偏振转换装置3的第X个转换位置区输出的第X个第五光束与第二LCOS光切换子单元42的第X个偏折位置区对应。

第一LCOS光切换子单元41，可以用于分别根据各个第三光束所属输入端口对应的第一偏折角度对各个第三光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个第三光束分别输出至第三LCOS光切换子单元43，其中，根据所述第一光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第一偏折角度用于使得第一LCOS光切换子单元41的第X个偏折位置区输出的经过偏折的第X个第三光束与第三LCOS光切换子单元43的第Y个偏折位置区对应。

第二LCOS光切换子单元42，可以用于分别根据各个第五光束所属输入端口对应的第二偏折角度对各个第五光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个第五光束分别输出至第四LCOS光切换子单元44，其中，根据所述第二光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第二偏折角度用于使得第二LCOS光切换子单元42的第X个偏折位置区输出的经过偏折的第X个第五光束与第四LCOS光切换子单元44的第Y个偏折位置区对应。

第三LCOS光切换子单元43，可以用于分别根据各个第三光束所属输入端口对应的第三偏折角度对经过偏折的各个第三光束的方向角偏折，得到第六光束集中的各个第六光束，以使各个第六光束分别输出至偏振复合装置6，其中，根据所述第一光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第三偏折角度用于使得第三LCOS光切换子单元43的第Y个偏折位置区输出的第Y个第六光束与第Y个第一偏振复合输入位置区对应。

第四LCOS光切换子单元44，可以用于分别根据各个第五光束所属输入端口对应的第四偏折角度对各个第五光束的方向角偏折，得到第七光束集中的各个第七光束，以使各个第七光束分别输出至第二偏振转换装置5，其中，根据所述第二光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第四偏折角度用于使得所述第四LCOS光切换子单元44的第Y个偏折位置区输出的第Y个第七光束与第二偏振转换装置5的第Y个转换位置区对应。

第二偏振转换装置5，可以用于将各个第八光束分别输出至偏振复合装置6，其中，第二偏振转换装置5的第Y个转换位置区输出的第Y个第八光束与第Y个第二偏振复合输入位置区对应。

偏振复合装置6，可以用于分别对各个第一偏振复合输入位置区和各个第二偏振复合输入位置区接收到的第六光束和第八光束进行复合，得到Z路第二光束集，并通过所述Z个偏振复合输出位置区将第二光束集中的各个第二光束分别输出至光输出装置7；其中，第Y个偏振复合输出位置区输出的第二光束与光输出装置7的第Y个输出端口对应。

需要说明的是，对于任一第X个输入端口，该第X个输入端口对应的第一偏折角度可以根据第一LCOS光切换子单元41与第三LCOS光切换子单元43的相对位置和第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数确定，所述第X个输入端口对应的第二偏折角度可以根据所述第二LCOS光切换子单元42与所述第四LCOS光切换子单元44的相对位置和所述第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数确定。

例如，该第一偏折角度需满足，基于第一LCOS光切换子单元41与第三LCOS光切换子单元43之间的相对位置，按照第一偏折角度偏折后的第X个第三光束输入对应的第三LCOS光切换子单元43的第Y个偏折位置区；类似地，该第二偏折角度需满足，基于第二LCOS光切换子单元42与第四LCOS光切换子单元44之间的相对位置，按照第二偏折角度偏折后的第X个第五光路输入对应的第四LCOS光切换子单元44的第Y个偏折位置区。

还需要说明的是，该第X个输入端口对应的第三偏折角度可以根据第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数确定，所述第X个输入端口对应的第四偏折角度可以根据第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数确定，且该第三偏折角度和该第四偏折角度需满足经过偏折后的第三光束和经过偏折后的第五光束满足偏振复合装置6对需要进行偏振复合的光路的输入条件。在后续的实施例中将采用具体的例子对不同类型的偏振复合装置6所需的光路的输入条件与各个偏折角度的对应关系进行说明。

另外需要说明的是，对于任一第X个输入端口，若第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于使第X个第三光束经过LCOS光切换模块4偏移后沿第六光束集中第X个第六光束的传播光路传播，第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于使第X个第五光束经过LCOS光切换模块4偏移后沿第七光束集中第X个第七光束的传播光路传播，且第一LCOS光切换子单元41的第X个偏折位置区输出的光束对应第三LCOS光切换子单元43的第X个偏折位置区，第二LCOS光切换子单元42的第X个偏折位置区输出的光束对应第四LCOS光切换子单元44的第X个偏折位置区。

可选的，第一偏振转换装置3可以位于第二LCOS光切换子单元42靠近偏振分离装置2的一侧；第二偏振转换装置5可以位于第四LCOS光切换子单元44靠近偏振复合装置6的一侧。进一步地，第一偏振转换装置3可以位于偏振分离装置2与第二LCOS光切换子单元42之间的光路上；第二偏振转换装置5可以位于第四LCOS光切换子单元44与偏振复合装置6之间的光路上。具体地，第一偏振转换装置3可以贴设于第二LCOS光切换子单元42靠近偏振分离装置2的一侧表面上，第二偏振转换装置5可以贴设于第四LCOS光切换子单元44靠近偏振复合装置6的一侧表面上，以提升光交叉连接器结构的整体紧凑度。

可选的，LCOS光切换模块4也可以包括三个或三个以上的LCOS光切换单元，以分步实现角度的偏转。例如，对于采用三个LCOS光切换单元的设置，可以通过靠近光输入装置1的前两个LCOS光切换单元来实现各个输入端口对应的第一偏折角度和第二偏折角度的光路偏折，在靠近光输出装置7的LCOS光切换单元实现各个输入端口对应的第三偏折角度和第四偏折角度的光路偏折。

可选的，输出端口的数量W可以设置不等于输入端口的数量Z，此时，可以设置偏振分离装置2的偏振分离输入位置区的数量、第一偏振转换装置3的转换位置区的数量、第一LCOS光切换子单元41的偏折位置区的数量、第二LCOS光切换子单元42的偏折位置区的数量与输入端口的数量相同，并设置偏振复合装置6的偏振复合输出位置区的数量、第二偏振转换装置5的转换位置区的数量、第三LCOS光切换子单元43的偏折位置区的数量、第四LCOS光切换子单元44的偏折位置区的数量与输出端口的数量相同。进一步地，若W设置大于Z，此时有部分输出端口可以处于空闲状态，即没有待输出的光束。若W设置小于Z，此时有部分输入端口的光束需要被丢弃，则第一光路偏移参数集和第二光路偏移参数集中对应该被丢弃的输入端口的光路偏移参数可以用于确定该丢弃的输入端口对应的第一偏折角度和第二偏折角度将该输入端口对应的第三光束和第五光束的传播光束偏折至第三LCOS光切换子单元43和第四光切换子单元44的W个偏折位置区之外的区域。

本发明实施例提供的光交叉连接器，采用双LCOS光切换单元进行偏折，使得光交叉连接器的光路对称，易于进行不同偏振态的光信号的复合操作。

下面采用具体的例子对本发明提供的光交叉连接器的技术方案和技术效果进行具体的说明。

图5所示为本发明光交叉连接器实施例二的XOZ平面结构示意图；图6为图5所示光交叉连接器实施例二的XOZ平面光路示意图；图7为图5所示光交叉连接器实施例二中经过偏振分离装置的光路示意图；图8为图5所示光交叉连接器实施例二中经过第一LCOS光切换子单元和第二LCOS光切换子单元的光路示意图；图9为图5所示光交叉连接器实施例二中第一LCOS光切换子单元和第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的分布示意图。

如图5至图9所示，本发明实施例提供的光交叉连接器中可以采用如下设置：

可参考图5，光输入装置1的各个输入端口的输入方向沿第一方向角平行设置；光输出装置7上的各个输出端口的输出方向沿第二方向角平行设置；第一光束集Z路第一光束的排列为P行Q列的光束阵列，第二光束集中的Z路第二光束的排列为P行Q列的光束阵列；第一光束集的光路延伸方向和第二光束集的光路延伸方向平行。

偏振分离装置2的Z个偏振分离输入位置区可以排列为P行Q列的阵列，第i行第j列的偏振分离输入位置区可以位于第i行第j列的第一光束的延伸光路上，偏振复合装置6的Z个偏振复合输出位置区可以排列为P行Q列的阵列，第m行第n列的偏振复合输出位置区可以位于向第m行第n列的输出端口输出的第二光束的延伸光路上。

第一LCOS光切换子单元41的各个偏折位置区和第二LCOS光切换子单元42的各个偏折位置区位于第一平面内。第一平面与第一方向角之间的水平夹角和垂直夹角分别为第一水平偏向角和第一垂直偏向角，第一水平偏向角和第一垂直偏向角根据第一方向角和第二方向角以及光输入装置1和光输出装置7之间的相对位置确定。

第一LCOS光切换子单元41的各个偏折位置区和第二LCOS光切换子单元42的各个偏折位置区的偏折作用面面向偏振分离装置2设置，第一LCOS光切换子单元41的第i行第j列的偏折位置区位于第i行第j列的偏振分离输入位置区对应的第一偏振分离输出位置区的输出光束的延伸光路上，第二LCOS光切换子单元42的第i行第j列的偏折位置区位于第i行第j列的偏振分离输入位置区对应的第二偏振分离输出位置区的输出光束的延伸光路上。

第三LCOS光切换子单元43和第四LCOS光切换子单元44的偏折作用面面向偏振复合装置6设置。第三LCOS光切换子单元43的第m行第n列的偏折位置区位于经过偏折后的第i行第j列的第三光束的延伸光路与第m行第n列的第二光束的延伸光路的交点上，第四LCOS光切换子单元44的第m行第n列的偏折位置区位于经过偏折后的第i行第j列的第五光束的延伸光路与第m行第n列的第二光束的延伸光路的交点上。

第一平面与各个第三光束的交点和第一平面与各个第五光束的交点不重合；第二平面与经过偏折后的各个第三光束的交点和第二平面与偏折后的各个第五光束的交点不重合。

其中，i∈[1，P]，j∈[1，Q]，m∈[1，P]，n∈[1，Q]

需要说明的是，在本发明的各个实施例中，方向角均用于在三维坐标系下指示方向。各个LCOS光切换子单元的各个偏折位置区还可以包括反射面，该反射面位于液晶区远离入射光束的一侧，使得入射光束经过液晶区改变偏折角度后，经过反射面的反射，出射光束从与入射光束射入液晶区的相同一侧射出。

在本发明实施例中，优选的，第一方向角与第二方向角可以相同，可参考图5所示，表示在三维坐标系下，光输入装置1的各个输入端口的方向和光输出装置7的各个输入端口的对应的光束的延伸光路可以是同向的，其中，对于位于相同的行和列的输入端口和输出端口对应的延伸光路在YOZ平面的投影可以重合，也可以相互平行。可选的，当位于相同的行和列的输入端口和输出端口对应的延伸光路在YOZ平面的投影重合时，可参考图11为图5所示光交叉连接器实施例二的另一种可选的实施方式的结构示意图，第一方向角所表示的方向与Z轴的正方向相同，则第一平面与第一方向角之间的水平夹角为第一平面与XOZ平面的夹角，即第一水平偏向角可以为90度，同时，第一LCOS光切换单元45所在的第一平面与YOZ平面的夹角可以向Z轴的负方向倾斜设置。可选的，当位于相同行和列的输入端口和输出端口对应的延伸光路在YOZ平面的投影相互平行时，第一平面以及第二平面可以沿双轴倾斜设置，则第一水平偏向角可以不为90度，即第一平面与XOY平面和YOZ平面的夹角均可以根据光输入装置1和光输出装置7之间的相对位置设置，即，第一LCOS光切换单元45所在的第一平面与YOZ平面的夹角可以向Z轴的负方向倾斜设置，同时，第一LCOS光切换单元45所在的第一平面与XOZ平面的夹角可以向Y轴的负方向倾斜设置。可选的，第一方向角与第二方向角也可以不同，相应地，可以调整第一水平偏向角和第一垂直偏向角的设置以及第二平面与XOY平面和YOZ平面的夹角。

优选的，可参考图5和图9，第一光束集中各第一光束的行间距、第一光束集中各第一光束的列间距、第二光束集中各第二光束的行间距和第二光束集中各第二光束的列间距可以分别相等，相应的，可以设置第一LCOS光切换子单元41、第二LCOS光切换子单元42、第三LCOS光切换子单元43和第四LCOS光切换子单元44的各个偏折位置区的大小相同，使得各个第三光束和第五光束的行间距和列间距与各个第二光束的行间距分别相等。以方便实现第一光束集与第三光束集的映射，以及更方便的确定各个输入端口对应的第一偏折角度、第二偏折角度、第三偏折角度和第四偏折角度以实现第三光束集和第六光束集的映射、第五光束集和第七光束集的映射。

还需要说明的是，图6所示的光路图为示意图，经过第一LCOS光切换子单元41、经过第二LCOS光切换子单元42、经过第三LCOS光切换子单元43、经过第四LCOS光切换子单元44的光路实际为反射光，图示中为显示偏折关系以折射光图示方法绘制。

另外需要说明的是，偏振分离装置2可以是偏振分束器，例如，偏振分光棱镜(polarizing Beamsplitter，简称PBS)。偏振复合装置6相当于是偏振分离装置2的逆过程，也可以采用偏振分束器实现。偏振分束器输出的分别处于两种偏振态的两个光束的传播光路可以是发散式的，也可以是平行式的。输出光路为发散式的偏振分束器输出的两个偏振态的光束与输入的光束具有一定的夹角，输出光路为平行式的偏振分束器输出的两个偏振态的光束与输入的光束相互平行，并且，两束平行输出的光束的输出位置也可以预先设置。

可选的，采用输出光路为发散式的偏振分束器的偏振分离装置2和偏振复合装置6可以采用如下方式设置：

可参考图6至图8，对于任一组对应的偏振分离输入位置区、第一偏振分离输出位置区和第二偏振分离输出位置区，偏振分离输入位置区输入的第一光束、第一偏振分离输出位置区输出的第三光束和第二偏振分离输出位置区输出的第四光束满足：该第三光束、该第四光束与该第一光束共平面且相交，该第三光束与该第一光束的夹角、该第四光束与该第一光束的夹角的大小均等于预设的偏振分离角度；并且，位于同一行的偏振分离输入位置区对应的第三光束和第四光束所在的平面重合，位于不同行的偏振分离输入位置区对应的第三光束和第四光束所在的平面相互平行。

对于任一组对应的第一偏振复合输入位置区、第二偏振复合输入位置区和偏振复合输出位置区，第一偏振复合输入位置区输入的第六光束、四二偏振复合输入位置区输入的第八光束与偏振分离输出位置区输出的第二光束满足：该第六光束、该第八光束与该第二光束共平面且相交，该第六光束与该第二光束的夹角与该第八光束与该第二光束的夹角的大小均等于上述预设的偏振分离角度；并且，位于同一行的偏振复合输出位置区对应的第六光束和第八光束所在的平面重合，位于不同行的偏振复合输出位置区对应的第六光束和第八光束所在的平面相互平行。

对于任一第X个输入端口，第X个输入端口对应的第一偏折角度具体根据第一LCOS光切换子单元41与第三LCOS光切换子单元43的相对位置、第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数和预设的偏振分离角度确定；第X个输入端口对应的第二偏折角度具体根据第二LCOS光切换子单元42与第四LCOS光切换子单元44的相对位置、第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数和预设的偏振分离角度确定。

对于任一第X个输入端口，第X个输入端口对应的第一偏折角度等于第X个输入端口对应的第二偏折角度；第X个输入端口对应的第三偏折角度等于第X个输入端口对应的第四偏折角度。

需要说明的是，预设的偏振分离角度为偏振分离装置2输出的两个偏振态的光束分别与输入偏振分离装置2的入射光的夹角，该夹角可以由所采用的偏振分束器的具体材料属性确定，可选的，可以根据偏振分离装置2与第一LCOS光切换单元45之间的距离，选择预设的偏振分离角度的规格满足将各个第三光束和各个第四光束输出至第一LCOS光切换子单元41和第二LCOS光切换子单元42上的对应位置的偏振分束器。采用这种输出光束为发散式的偏振分束器的偏振分离装置2和偏折复合装置6的设置方式可以提升LCOS光模块4中使用的硅基CMOS电路和液晶区的最大偏折能力的利用率。

优选的，可参考图5至图6，本发明实施例提供的光交叉连接器，还可以包括：光路变换器90，光路变换器可以为一个或多个透镜，光路变换器可以位于第一LCOS光切换单元45向第二LCOS光切换单元46输出的经过偏折的各个第三光束和各个第五光束的光路上，光路转换器90的等效光心位于第一LCOS光切换单元45的中心与第二LCOS光切换单元46的中心的连线上。

其中，光路变换器90可以设置与第一平面和第二平面的夹角相等。也就是说，当第一平面与第二平面平行时，光路变换器90可以平行于第一平面设置。

在第一LCOS光切换单元45和第二LCOS光切换单元46间设置光路转换器90能够对第一LCOS光切换子单元41和第二LCOS光切换子单元42输出的光束起到一定的汇聚作用，使得第一LCOS光切换子单元的偏折角度能够完全有效利用。

图10为图5所示光交叉连接器实施例二的一种优选的实施方式的光路示意图。

优选的，可参考图10，光路转换器90的等效光心与第一LCOS光切换单元45的中心之间的距离可以等于光路转换器90与第二LCOS光切换单元46的中心之间的距离。

其中，第一LCOS光切换单元45的中心为由第一LCOS光切换子单元41的偏折位置区阵列和第二LCOS光切换子单元42的偏折位置区阵列所组成的偏折位置区阵列的中心，第二LCOS光切换单元46的中心为由第三LCOS光切换子单元43的偏折位置区阵列和第四LCOS光切换子单元44的偏折位置区阵列所组成的偏折位置区阵列的中心。

采用这种方式设置光路转换器90与第一LCOS光切换单元45和第二LCOS光切换单元46之间的相对位置，可以使得光路对称，光交叉连接器的结构紧凑易于生产。

优选的，第一LCOS光切换单元45的的中心与偏振分离装置2的中心之间的距离可以等于光路变换器90的等效焦距f，第二LCOS光切换单元46的中心与偏振复合装置6的中心之间的距离等于光路变换器90的等效焦距f。

需要说明的是，由于光束在传播过程中会发生发散，光束发散最小的位置可以称为束腰位置，可参考图10，光束在光交叉连接器中传输不同传播距离时发生发散的情况，光束经过光交叉连接器的各个装置的距离为束腰位置时，光束在各个装置上的光斑最小，光束的分散损失最小。

因此，采用这种方式设置第一LCOS光切换单元、第二LCOS光切换单元、偏振分离装置和偏振复合装置6之间的距离，可以使得所述偏振分离装置输出的各个光束落在第一LCOS光切换单元上的光斑最小，即光束的分散损失小。

优选的，可参考图10，光路变换器90的等效光心与偏振分离装置2的中心之间的光程等于光路变换器90的等效焦距f的两倍，光路变换器90的等效光心与偏振复合装置6的中心之间的光程等于光路变换器90的等效焦距f的两倍。

其中，偏振分离装置2的中心为P行Q列个偏振分离输入位置区组成的位置区阵列的中心，偏振复合装置6的中心为P行Q列个偏振复合输出位置区组成的位置区阵列的中心。

采用这种方式设置光路转换器90与偏振分离装置2的距离以及光路转换器90与偏振复合装置6之间的距离，可以使得偏振分离装置2输出的各个光束经过第一LCOS光切换单元45后落在光路转换器90上的光斑最小，光束分散损失小。

可选的，位于光输入装置1和偏振分离装置2之间的准直镜阵列8与第一LCOS光切换单元45之间的最优距离S₁可以根据公式(1)优选确定：

其中，S₁为光束经过准直镜阵列8后的束腰距离；f₀为准直镜阵列8的焦距；S₀为光输入装置1的各个输入端口的光纤端面距准直镜阵列8的距离；Z₀₁为光输入装置1的光纤出射端的瑞利距离，Z₀₁与光输入装置1的光纤出射端的束腰距离ω₀满足

其中，λ为光的波长。

采用这种方式设置位于光输入装置1和偏振分离装置2之间的准直镜阵列8距离第一LCOS光切换单元45的距离，可以使得经过准直镜阵列输出的光束在偏振分离装置2和第一LCOS光切换单元45上的光斑最小，减少光束分散的损耗。

类似地，可以对称的设置靠近光输出装置7的准直镜阵列8与第二LCOS光切换单元46之间的距离，该距离可以等于靠近光输入装置1的准直镜阵列8与第一LCOS光切换单元45之间的距离，以减少光束分散的损耗。

本发明实施例提供的光交叉连接器的能够大规模的端口映射的需求，并且控制准确度高，整体结构工艺简单、结构紧凑，LCOS材料的偏折角度利用率高，整体结构成本低，是一种适合于广泛应用的光交叉连接器。

图12所示为本发明光交叉连接器实施例三的结构示意图；图13为图12所示光交叉连接器实施例三中经过偏振分离装置的光路示意图；图14为图12所示光交叉连接器实施例三中的偏振分离装置输出的各个第三光束和各个第四光束的分布示意图。

与图5至图11所示光交叉连接器不同的是，本发明实施例提供的光交叉连接中可以采用如下设置。

其中，采用输出光路为平行式的偏振分束器的偏振分离装置2和偏振复合装置6可以采用如下方式设置：

可参考图13和图14，对于任一组对应的偏振分离输入位置区、第一偏振分离输出位置区和第二偏振分离输出位置区，偏振分离输入位置区输入的第一光束、第一偏振分离输出位置区输出的第三光束和第二偏振分离输出位置区输出的第四光束满足：该第三光束、该四光束与该第一光束共平面，且该第三光束与该第四光束平行。

对于任一组对应的第一偏振复合输入位置区、第二偏振复合输入位置区和偏振复合输出位置区，第一偏振复合输入位置区输入的第六光束、第二偏振复合输入位置区输入的第八光束与偏振分离输出位置区输出的第二光束满足，该第六光束、该第八光束与该第二光束共平面且相互平行。

偏振分离装置2的Z个第一偏振分离输出位置区排列为P行Q列的阵列，且由偏振分离装置2的各个第一偏振分离输出位置区输出的各个所述第三光束组成的光束阵列的行间距和列间距分别相等；偏振分离装置2的Z个第二偏振分离输出位置区的排列为P行Q列的阵列，且由偏振分离装置2的各个第二偏振分离输出位置区输出的各个第四光束组成的光束阵列的行间距和列间距分别相等。

偏振复合装置6的Z个第一偏振复合输入位置区的排列为P行Q列的阵列，且输入偏振复合装置6的各个第一偏振复合输入位置区的各个六光束组成的光束阵列的行间距和列间距分别相等；偏振复合装置6的Z个第二偏振复合输入位置区的排列为P行Q列的阵列，且输入偏振复合装置6的各个第二偏振复合输入位置区各个第八光束组成的光束阵列的行间距和列间距分别相等。

相应地，第一LCOS光切换单元45的各个偏折位置区的位置可以根据偏振分离装置2的各个输出光束进行相应调整，其在第一平面的排列方式可参考图14，类似地，可以设置第二LCOS光切换单元46的各个偏折位置区的位置。

可选的，可参考图12，本发明实施例的光交叉连接器中，还可以包括：第一光路变换器91和第二光路变换器92，第一光路变换器91和第二光路变换器92可以分别为一个或多个透镜，第一光路变换器91位于第一LCOS光切换子单元41向第三LCOS光切换子单元43输出的经过偏折的各个第三光束的传播光路上，第二光路变换器92位于第二LCOS光切换子单元42向第四LCOS光切换子单元44输出的经过偏折的各个第五光束的光路上，第一光路变换器91和第二光路变换器92共平面且平行于第一平面设置。

第一光路转换器91的等效光心位于第一LCOS光切换子单元41的偏折位置区阵列的中心与第三LCOS光切换子单元43的偏折位置区阵列的中心的连线上，且第一光路转换器91的等效光心与第一LCOS光切换子单元41的偏折位置区阵列的中心之间的距离等于第一光路转换器91与第三LCOS光切换子单元43的偏折位置区阵列的中心之间的距离；第二光路转换器92的等效光心位于第二LCOS光切换子单元42的偏折位置区阵列的中心与第四LCOS光切换子单元44的偏折位置区阵列的中心的连线上，且第二光路转换器92与第二LCOS光切换子单元42的偏折位置区阵列的中心之间的距离等于第二光路转换器92的等效光心与第四LCOS光切换子单元44的偏折位置区阵列的中心之间的距离。

与图10所示的光路转换器90的技术效果类似，本发明实施例中的第一光路转换器91和第二光路转换器92，用于使得第一LCOS光切换单元和第二LCOS光切换单元的最大偏折能力能够完全有效利用。

本发明实施例提供了一种基于LCOS材料的光交叉连接器的可选的实施方式。

图15所示为本发明光交叉连接器实施例四的结构示意图；图16为图15所示光交叉连接器实施例四中的偏振分离装置输出的各个第三光束和各个第四光束的分布示意图；图17为图15所示光交叉连接器实施例四中第一LCOS光切换子单元和第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的分布示意图。

与图5至图11所示不同的是，本发明实施例提供的光交叉连接中可以采用如下设置。

其中，采用输出光路为平行式的偏振分束器的偏振分离装置2和偏振复合装置6还可以采用如下方式设置：

对于任一组对应的偏振分离输入位置区、第一偏振分离输出位置区和第二偏振分离输出位置区，偏振分离输入位置区输入的第一光束、第一偏振分离输出位置区输出的第三光束和第二偏振分离输出位置区输出的第四光束满足：该第三光束、该第四光束与该第一光束共平面，且该三光束与该四光束平行；

对于任一组对应的第一偏振复合输入位置区、第一偏振复合输出位置区和第二偏振复合输出位置区，第一偏振复合输入位置区输入的第六光束和第一偏振复合输入位置区输入的第八光束与偏振复合输出位置区输出的第二光束满足，该第六光束、该第八光束与该第二光束共平面且相互平行；

偏振分离装置2的Z个第一偏振分离输出位置区和Z个第二偏振分离输出位置区排列为2P行Q列的光束阵列，Z个第一偏振分离输出位置区分别位于预设的第一行号组中的行，Z个第二偏振分离位置区分别为预设的第二行号组中的行，第一行号组中的行与第二行号组中的行不同，且由偏振分离装置2的各个第一偏振分离输出位置区输出的各个第三光束和各个第二偏振分离输出位置区输出的各个第四光束组成的2P行Q列的光束阵列的行间距和列间距相等；其中，来自同一输入端口的第三光束和第四光束位于同一列的相邻位置；

对于各个第三光束中的任意第i行第j列的第三光束，该第i行第j列的第三光束经过第一LCOS光切换子单元41偏折后沿第m行第n列的经过偏折的第三光束的传播光路进行传输，第一LCOS光切换子单元41对该第i行第j列的第三光束偏折第一偏折角度的方向与第三LCOS光切换子单元43对第m行第n列的经过偏折的第三光束偏折第三偏折角度的方向相反；对于各个第四光束中的任意一路，第二LCOS光切换子单元42对第五光束偏折第二偏折角度的方向与第四LCOS光切换子单元44对经过偏折的第五光束偏折第四偏折角度的方向相反。

可选的，各个第三光束可以位于奇数行或者各个第四光束可以位于奇数行。

需要说明的是，图15至图17所示的光交叉连接器中偏振分离装置2输出的各个第三光束位于奇数行。

本发明实施例提供了一种基于LCOS材料的光交叉连接器的具体结构。

图18为图15所示的光交叉连接器实施例四的一种可选的实施方式的结构示意图；图19为图18所示光交叉连接器的偏振分离装置输出的各个第三光束和各个第四光束的分布示意图；图20为图15所示光交叉连接器中第一LCOS光切换子单元和第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的分布示意图。

偏振分离装置2输出的各个第八光束位于奇数行的光交叉连接器的结构示意图可参考图18至图20所示，其技术方案的其他细节和技术效果与图15至图17所示的光交叉连接器类似，此处不再赘述。本发明实施例提供了又一种基于LCOS材料的光交叉连接器的可选的实施方式。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (16)

1.一种光交叉连接器，其特征在于，所述光交叉连接器包括：

光输入装置、偏振分离装置、第一偏振转换装置、硅基液晶LCOS光切换模块、第二偏振转换装置、偏振复合装置、光输出装置；

所述光输入装置包括Z个输入端口，所述光输入装置用于将Z路第一光束集中的各个第一光束分别输入至所述偏振分离装置，所述第一光束集中的各个光束的传播光路不重合；所述光输出装置包括W个输出端口，所述光输出装置用于输出W路第二光束集，所述第二光束集中的各个第二光束的传播光路不重合；

所述偏振分离装置，用于对所述第一光束集中的各个第一光束分别进行偏振分离，得到第三光束集和第四光束集，其中，所述第三光束集中的第X路第三光束为所述第一光束集中的第X路第一光束处于第一偏振态的光束分量，所述第四光束集中的第X路第四光束为所述第一光束集中的第X路第一光束处于第二偏振态的光束分量；还用于，将所述第三光束集中的各个第三光束分别输出至所述LCOS光切换模块，以及，将所述第四光束集中的各个第四光束分别输出至所述第一偏振态转换装置；

所述第一偏振转换装置，用于对所述第四光束集中的各个第四光束进行偏振态转换，得到第五光束集，所述第五光束集中的各个第五光束处于第一偏振态；还用于，将所述第五光束集中的各个第五光束分别输出至所述LCOS光切换模块；

所述LCOS光切换模块，用于根据预设的第一光路偏移参数集对各个所述第三光束进行光路偏移，得到第六光束集，并将所述第六光束集中的各个第六光束输出至偏振复合装置，其中，所述第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于对第X个第三光束进行光路偏移，以使所述第X个第三光束偏移后沿所述第六光束集中第Y个第六光束的传播光路传播；

所述LCOS光切换模块，还用于根据预设的第二光路偏移参数集对各个所述第五光束进行光路偏移，得到第七光束集，并将所述第七光束集中的各个第七光束输出至第二偏振转换装置，其中，所述第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于对第X个第五光束进行光路偏移，以使所述第X个第五光束偏移后沿所述第七光束集中的第Y个第七光束的传播光路传播，其中，所述第Y个第七光束经所述第二偏振转换装置转换后沿第八光束集中第Y个第八光束的传播光路传播；

所述第二偏振转换装置，用于对所述第七光束集中的各个第七光束进行偏振态转换，得到所述第八光束集，所述第八光束集中的各个第八光束处于第二偏振态，其中，所述第七光束集中的第Y个第七光束的传播光路与所述第八光束集中的第Y个第八光束的传播光路对应；还用于，将所述第八光束集中的各个第八光束分别输出至所述偏振复合装置；

所述偏振复合装置，用于对所述第六光束集和所述第八光束集中的各个光束进行偏振复合，得到所述第二光束集，其中，所述偏振复合装置分别对所述第六光束集中的第Y个第六光束和所述第八光束集中的第Y个第八光束进行偏振复合，得到第Y个第二光束，所述第Y个第六光束的传播光路和所述第Y个第八光束的传播光路满足，经过偏振复合后得到的光束沿所述第二光束集的第Y个第二光束的传播光路进行传播；还用于，将所述第二光束集中的各个第二光束分别输出至所述光输出装置；

其中，X∈[1，Z]，Y∈[1，W]。

2.根据权利要求1所述的光交叉连接器，其特征在于，

所述LCOS光切换模块包括：第一LCOS光切换单元和第二LCOS光切换单元；所述第一LCOS光切换单元包括第一LCOS光切换子单元和第二LCOS光切换子单元，所述第二LCOS光切换单元包括第三LCOS光切换子单元和第四LCOS光切换子单元；

所述第一LCOS光切换子单元，用于分别根据各个所述第三光束所属输入端口对应的第一偏折角度对各个所述第三光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个所述第三光束分别输出至所述第三LCOS光切换子单元；

所述第二LCOS光切换子单元，用于分别根据各个所述第五光束所属输入端口对应的第二偏折角度对各个所述第五光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个所述第五光束分别输出至所述第四LCOS光切换子单元；

所述第三LCOS光切换子单元，用于分别根据各个所述第三光束所属输入端口对应的第三偏折角度对经过偏折的各个所述第三光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个所述第三光束分别输出至所述偏振复合装置；

所述第四LCOS光切换子单元，用于分别根据各个第五光束所属输入端口对应的第四偏折角度对经过偏折的各个所述第五光束的方向角偏折，以使经过偏折的各个所述第五光束分别输出至所述第二偏振转换装置；

其中，对于任一第X个输入端口，所述第X个输入端口对应的所述第一偏折角度和所述第三偏折角度根据所述第一光路偏移参数集中第X个偏移参数确定，所述第X个输入端口对应的所述第二偏折角度和所述第四偏折角度根据所述第二光路偏移参数集中第X个偏移参数确定。

3.根据权利要求2所述的光交叉连接器，其特征在于，

所述偏振分离装置包括Z个偏振分离输入位置区、Z个第一偏振分离输出位置区和Z个第二偏振分离输出位置区，其中，第X个偏振分离输入位置区与第X个第一偏振分离输出位置区和第X个第二偏振分离输出位置区对应，所述偏振分离装置用于从所述第X个偏振分离输入位置区接收第X个第一光束，并通过所述第X个第一偏振分离输出位置区和所述第X个第二偏振分离输出位置区分别输出第X个第三光束和第X个第四光束；

所述偏振复合装置包括Z个第一偏振复合输入位置区、Z个第二偏振复合输入位置区和Z个偏振复合输出位置区，其中，第Y个偏振复合输出位置区与第Y个第一偏振复合输入位置区和第Y个第二偏振复合输入位置区对应，所述偏振复合装置用于分别从所述第Y个第一偏振复合输入位置区和所述第Y个第二偏振复合输入位置区接收第Y个第六光束和第Y个第八光束，并通过所述第Y个偏振复合输出位置区输出复合后的第Y个第二光束；

所述第一偏振转换装置和所述第二偏振转换装置包括Z个转换位置区；所述第一LCOS光切换子单元、所述第二LCOS光切换子单元、所述第三LCOS光切换子单元和所述第四LCOS光切换子单元分别包括Z个偏折位置区；

所述光输入装置的第X个输出端口输出的第X个第一光束与第X个偏振分离输入位置区对应；

第X个第一偏振分离输出位置区与所述第一LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区对应；第X个第二偏振分离输出位置区与所述第一偏振转换装置的第X个转换位置区对应；

所述第一偏振转换装置的第X个转换位置区输出的第X个第五光束与所述第二LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区对应；

根据所述第一光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第一偏折角度用于使得所述第一LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区输出的经过偏折的第X个第三光束与所述第三LCOS光切换子单元的第Y个偏折位置区对应；

根据所述第二光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第二偏折角度用于使得所述第二LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区输出的经过偏折的第X个第五光束与所述第四LCOS光切换子单元的第Y个偏折位置区对应；

根据所述第一光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第三偏折角度用于使得所述第三LCOS光切换子单元的第Y个偏折位置区输出的第Y个第六光束与第Y个第一偏振复合输入位置区对应；

根据所述第二光路偏移参数集的第X个偏移参数确定的第X个第四偏折角度用于使得所述第四LCOS光切换子单元的第Y个偏折位置区输出的第Y个第七光束与所述第二偏振转换装置的第Y个转换位置区对应；

所述第二偏振转换装置的第Y个转换位置区输出的第Y个第八光束与第Y个第二偏振复合输入位置区对应；

第Y个偏振复合输出位置区输出的第二光束与所述光输出装置的第Y个输出端口对应；

其中，W等于Z。

4.根据权利要求3所述的光交叉连接器，其特征在于，

所述光输入装置的各个输入端口的输入方向沿第一方向角平行设置；所述光输出装置上的各个输出端口的输出方向沿第二方向角平行设置；所述第一方向角与所述第二方向角相同；所述第一光束集中的Z路第一光束的排列为P行Q列的光束阵列，所述第二光束集中的Z路第二光束的排列为P行Q列的光束阵列，且所述第一光束集中各第一光束的行间距、所述第一光束集中各第一光束的列间距、所述第二光束集中各第二光束的行间距和所述第二光束集中各第二光束的列间距相等；所述第一光束集的光路延伸方向和所述第二光束集的光路延伸方向平行；

所述偏振分离装置的Z个偏振分离输入位置区排列为P行Q列的阵列，第i行第j列的偏振分离输入位置区位于第i行第j列的第一光束的延伸光路上，所述偏振复合装置的Z个偏振复合输出位置区排列为P行Q列的阵列，第m行第n列的偏振复合输出位置区位于向第m行第n列的输出端口输出的第二光束的延伸光路上；

所述第一LCOS光切换子单元的各个偏折位置区和所述第二LCOS光切换子单元的各个偏折位置区位于第一平面内，所述第一平面与所述第一方向角之间的水平夹角和垂直夹角分别为第一水平偏向角和第一垂直偏向角，所述第一水平偏向角和所述第一垂直偏向角根据所述第一方向角和所述第二方向角以及所述光输入装置和所述光输出装置之间的相对位置确定；

所述第一LCOS光切换子单元的各个偏折位置区和所述第二LCOS光切换子单元的各个偏折位置区的偏折作用面面向所述偏振分离装置设置，所述第一LCOS光切换子单元的第i行第j列的偏折位置区位于第i行第j列的偏振分离输入位置区对应的第一偏振分离输出位置区输出光束的延伸光路上，所述第二LCOS光切换子单元的第i行第j列的偏折位置区位于第i行第j列的偏振分离输入位置区对应的第二偏振分离输出位置区的输出光束的延伸光路上；

所述第三LCOS光切换子单元的各个偏折位置区和所述第四LCOS光切换子单元的各个偏折位置区位于第二平面内；所述第二平面为经过偏折后的所述第三光束集中的第三光束的各个延伸光路与所述第二光束集中的第二光束的各个延伸光路的各个交点所确定的平面，其中，经过偏折的第Y路第三光束的延伸光路与第Y路第二光束的延伸光路相交；

所述第三LCOS光切换子单元的各个偏折位置区和所述第四LCOS光切换子单元的各个偏折位置区的偏折作用面面向所述偏振复合装置设置；

所述第三LCOS光切换子单元的第m行第n列的偏折位置区位于经过偏折后的第i行第j列的第三光束的延伸光路与第m行第n列的第二光束的延伸光路的交点上，所述第四LCOS光切换子单元的第m行第n列的偏折位置区位于经过偏折后的第i行第j列的第五光束的延伸光路与第m行第n列的第二光束的延伸光路的交点上；

所述第一平面与各个所述第三光束的交点和所述第一平面与各个所述第五光束的交点不重合；所述第二平面与经过偏折后的各个第三光束的交点和所述第二平面与经过偏折后的各个第五光束的交点不重合；

其中，i∈[1，P]，j∈[1，Q]，m∈[1，P]，n∈[1，Q]。

5.根据权利要求4所述的光交叉连接器，其特征在于，所述第二平面平行于所述第一平面。

6.根据权利要求5所述的光交叉连接器，其特征在于，

对于任一组对应的偏振分离输入位置区、第一偏振分离输出位置区和第二偏振分离输出位置区，所述偏振分离输入位置区输入的第一光束、所述第一偏振分离输出位置区输出的第三光束和所述第二偏振分离输出位置区输出的第四光束满足：该第三光束、该第四光束与该第一光束共平面且相交，该第三光束与该第一光束的夹角、该第四光束与该第一光束的夹角的大小均等于预设的偏振分离角度；并且，位于同一行的偏振分离输入位置区对应的第三光束和第四光束所在的平面重合，位于不同行的偏振分离输入位置区对应的第三光束和第四光束所在的平面相互平行；

对于任一组对应的第一偏振复合输入位置区、第二偏振复合输入位置区和偏振复合输出位置区，所述第一偏振复合输入位置区输入的第六光束、所述第二偏振复合输入位置区输入的第八光束与所述偏振分离输出位置区输出的第二光束满足：该第六光束、该第八光束与该第二光束共平面且相交，该第六光束与该第二光束的夹角与该第八光束与该第二光束的夹角的大小均等于所述预设的偏振分离角度；并且，位于同一行的偏振复合输出位置区对应的第六光束和第八光束所在的平面重合，位于不同行的偏振复合输出位置区对应的第六光束和第八光束所在的平面相互平行；

对于任一第X个输入端口，所述第X个输入端口对应的第一偏折角度具体根据所述第一LCOS光切换子单元与所述第三LCOS光切换子单元的相对位置、所述第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数和所述预设的偏振分离角度确定；所述第X个输入端口对应的第二偏折角度具体根据所述第二LCOS光切换子单元与所述第四LCOS光切换子单元的相对位置、所述第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数和所述预设的偏振分离角度确定；

所述第X个输入端口对应的第一偏折角度等于所述第X个输入端口对应的第二偏折角度；所述第X个输入端口对应的第三偏折角度等于所述第X个输入端口对应的第四偏折角度。

7.根据权利要求5所述的光交叉连接器，其特征在于，

对于任一组对应的偏振分离输入位置区、第一偏振分离输出位置区和第二偏振分离输出位置区，所述偏振分离输入位置区输入的第一光束、所述第一偏振分离输出位置区输出的第三光束和所述第二偏振分离输出位置区输出的第四光束满足：该第三光束、该第四光束与该第一光束共平面，且该第三光束与该第四光束平行；

对于任一组对应的第一偏振复合输入位置区、第二偏振复合输入位置区和偏振复合输出位置区，所述第一偏振复合输入位置区输入的第六光束、所述第二偏振复合输入位置区输入的第八光束与所述偏振分离输出位置区输出的第二光束满足，该第六光束、该第八光束与该第二光束共平面且相互平行；

所述偏振分离装置的Z个第一偏振分离输出位置区排列为P行Q列的阵列；所述偏振分离装置的Z个第二偏振分离输出位置区排列为P行Q列的阵列；

所述偏振复合装置的Z个第一偏振复合输入位置区排列为P行Q列的阵列；所述偏振复合装置的的Z个第二偏振复合输入位置区的排列为P行Q列的光束阵列。

8.根据权利要求5所述的光交叉连接器，其特征在于，

对于任一组对应的偏振分离输入位置区、第一偏振分离输出位置区和第二偏振分离输出位置区，所述偏振分离输入位置区输入的第一光束、所述第一偏振分离输出位置区输出的第三光束和所述第二偏振分离输出位置区输出的第四光束满足：该第三光束、该第四光束与该第一光束共平面，且该第三光束与该第四光束平行；

对于任一组对应的第一偏振复合输入位置区、第二偏振复合输入位置区和偏振复合输出位置区，所述第一偏振复合输入位置区输入的第六光束、所述二偏振复合输入位置区输入的第八光束与所述偏振复合输出位置区输出的第二光束满足，该第六光束、该第八光束与该第二光束共平面且相互平行；

所述偏振分离装置的Z个第一偏振分离输出位置区和Z个第二偏振分离输出位置区排列为2P行Q列的阵列，所述Z个第一偏振分离输出位置区分别位于预设的第一行号组中的行，所述Z个第二偏振分离位置区分别为预设的第二行号组中的行，所述第一行号组中的行与所述第二行号组中的行不同；其中，来自同一输入端口的第三光束和第四光束位于相同的列且相邻；

对于各个所述第三光束中的任意一路，所述第一LCOS光切换子单元对所述第三光束偏折所述第一偏折角度的方向与所述第三LCOS光切换子单元对经过偏折的所述第三光束偏折所述第三偏折角度的方向相反；对于各个所述第四光束中的任意一路，所述第二LCOS光切换子单元对所述第五光束偏折所述第二偏折角度的方向与所述第四LCOS光切换子单元对经过偏折的所述第五光束偏折所述第四偏折角度的方向相反。

9.根据权利要求6所述的光交叉连接器，其特征在于，还包括：光路变换器，所述光路变换器为一个或多个透镜，所述光路变换器位于所述第一LCOS光切换单元向所述第二LCOS光切换单元输出的经过偏折的各个所述第三光束和各个所述第五光束的光路上，所述光路变换器平行于所述第一平面设置；所述光路转换器的等效光心位于所述第一LCOS光切换单元的中心与所述第二LCOS光切换单元的中心的连线上，且所述光路转换器的等效光心与所述第一LCOS光切换单元的中心之间的距离等于所述光路转换器与所述第二LCOS光切换单元的中心之间的距离；其中，所述第一LCOS光切换单元的中心为由所述第一LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列和所述第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列所组成的偏折位置区阵列的中心，所述第二LCOS光切换单元的中心为由所述第三LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列和所述第四LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列所组成的偏折位置区阵列的中心。

10.根据权利要求6所述的光交叉连接器，其特征在于，还包括：第一光路变换器和第二光路变换器，所述第一光路变换器和所述第二光路变换器为一个或多个透镜，所述第一光路变换器位于所述第一LCOS光切换子单元向所述第三LCOS光切换子单元输出的经过偏折的各个所述第三光束的传播光路上，所述第二光路变换器位于所述第二LCOS光切换子单元向所述第四LCOS光切换子单元输出的经过偏折的各个所述第五光束的传播光路上，所述第一光路变换器和所述第二光路变换器共平面且平行于所述第一平面设置；

所述第一光路转换器的等效光心位于所述第一LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心与所述第三LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心的连线上，且所述第一光路转换器的等效光心与所述第一LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心之间的距离等于所述第一光路转换器的等效光心与所述第三LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心之间的距离；所述第二光路转换器的等效光心位于所述第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心与所述第四LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心的连线上，且所述第二光路转换器与所述第二LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心之间的距离等于所述第二光路转换器的等效光心与所述第四LCOS光切换子单元的偏折位置区阵列的中心之间的距离。

11.根据权利要求9所述的光交叉连接器，其特征在于，

所述光路变换器的等效光心与所述偏振分离装置的中心之间的光程等于所述光路变换器的等效焦距的两倍，所述偏振分离装置的中心为各个所述偏振分离输入位置区组成的位置区阵列的中心；

所述光路变换器的等效光心与所述偏振复合装置的中心之间的光程等于所述光路变换器的等效焦距的两倍，所述偏振复合装置的中心为各个所述偏振复合输出位置区组成的位置区阵列的中心。

12.根据权利要求11所述的光交叉连接器，其特征在于，

所述第一LCOS光切换单元的中心与所述偏振分离装置的中心之间的距离等于所述光路变换器的等效焦距，所述第二LCOS光切换单元的中心与所述偏振复合装置的中心之间的距离等于所述光路变换器的等效焦距。

13.根据权利要求3-12任一所述的光交叉连接器，其特征在于，还包括：

对于任一第X个输入端口，所述第一光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于使所述第X个第三光束经过所述LCOS光切换模块偏移后沿所述第六光束集中第X个第六光束的传播光路传播，所述第二光路偏移参数集中的第X个偏移参数用于使所述第X个第五光束经过所述LCOS光切换模块偏移后沿所述第七光束集中第X个第七光束的传播光路传播；

所述第一LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区输出的光束对应所述第三LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区；所述第二LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区输出的光束对应所述第四LCOS光切换子单元的第X个偏折位置区。

14.根据权利要求3-12任一所述的光交叉连接器，其特征在于，所述第一偏振转换装置位于所述第二LCOS光切换子单元靠近所述偏振分离装置的一侧；所述第二偏振转换装置位于所述第四LCOS光切换子单元靠近所述偏振复合装置的一侧。

15.根据权利要求1-12任一所述的光交叉连接器，其特征在于，所述第一偏振转换装置和所述第二偏振转换装置为半波片。

16.根据权利要求1-12任一所述的光交叉连接器，其特征在于，

所述光输入装置和所述偏振分离装置之间还包括：准直镜阵列；

所述偏振复合装置和所述光输出装置之间还包括：准直镜阵列。

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