CN1258950C - 偏振独立非阻塞全光学式交换设备 - Google Patents

Abstract

本发明包括一种偏振独立光连接设备，用于在多个输入和多个输出之间有选择地连接多个光信号。相比于传统的偏振交换器，本发明具有很多优点，如：每秒太比特的数据速率和高速交换，以辅助在光纤网络中的应用。而且，本发明的交换器是偏振独立的，因此，可以路由偏振光或非偏振光。既然输入和输出可以是非偏振的，与一般的偏振交换器相比，本发明的交换器可以具有高的光效率(即，对于一个输入起偏器没有损耗)和最小的插入损失。

Description

偏振独立非阻塞全光学式交换设备

技术领域

本发明涉及交换设备，特别地，涉及用于为光信号在多输入和多输出之间选择路由的光交换设备。

背景技术

光纤的应用，特别是用于电信传输媒介，较之当前的电信媒介(如：铜缆)具有很多优点。如，光纤可以支持较宽带宽的信号，使得在一个给定的时间内传输更大量的信息。而且，光纤发出很少或者不发出电磁或射频辐射，因此，对环境的影响可以忽略不计。相反，光纤对于来自周围环境的电磁和射频辐射也相对地不敏感。因此，随着诸如超大计算、电信和军事C³I的应用依赖于以日益提高的比特速率来路由数据的能力，基于光纤的通信一定会在全国及全世界的信息构架中发挥重要作用。

考虑到可行性，上面提到的应用必须包括一些用于可控地改向信号的装置，或至少包括实现这些功能的部分装置。很多电信应用要求将来自于M条线路的输入阵列中的一条线路的信号转换到N条输出线路阵列中的一条的输出信号。电信转换、传输和路由系统广泛应用多级互联网络(MIN)来实现这种功能。

在当前的光网络发展中，建设智能光网络变得非常重要。在这些网络中，所有的数据可以根据网络管理指令，很容易并快速地通过优化路径进行传输。例如，如果一条路径被阻止或不能正常工作，一个智能光网络可以通过另一条路径路由光信号。在这些智能光网络中的一个关键部件就是全光学交换设备，也称作光路由器。全光学交换/路由设备交叉连接不同的输入和输出光纤端口，甚至于连接不同波长的信道，以根据管理指令通过网络系统重新定向数据。根据一个或多个要求，可以选出最佳的路由路径以实现最优的数据传输性能。

当前的光交换设备可大致分为三类。第一类是基于微镜技术的微电机系统(MEMS)(例如，美国专利6,097,859)，其中高级的光刻技术用于制作微镜，其中微镜可以通过施加电压而移动。构造输入光纤使光信号入射到微镜上。通过控制加到镜面上的电压，入射光可能被重新定向到不同的输出光纤以实现输入和输出光纤之间的纵横制连接。但是，由于MEMS类交换设备的基本操作是基于机械旋转或移动，交换速度会受到限制。当前MEMS类设备的交换速度一般为10毫秒。而且，要求高精细度的校准，因为一点微小的不准就会降低交换的性能。因此，在存在机械震荡的环境中，MEMS类设备的稳定性和可靠性可能会受到限制。

第二类光交换设备是基于气泡的光交换设备(如，美国专利4,988,157)。气泡的分布通过光路径产生以实现完全内反射，并且重新将光信号定向到不同的交换元件，最后到达不同的输出光纤。气泡可以通过一个电压信号产生或消除，如：脉冲。但是，由于气泡型交换设备通常是使用油墨材料中的相位变化，交换速度也受到限制。而且，气泡的产生和消除一般需要一个复杂的温度控制系统，使得交换设备昂贵。

第三种全光交换设备是偏振设备(如，Soref等人的美国专利4,516,837，Nicia的美国专利4,852,962，Pan的美国专利5,276,747以及Faris等人的美国专利申请No.09/342,422)。本段引用的美国专利和专利申请的内容已经通过引用被本文包括。这些包括基于液晶(LC)的光交换设备。这类全光交换设备比其他两类光交换技术具有更大的优势。第一，由于偏振交换在交换功能中没有运动的部件，所以它们一般具有良好的稳定性。而且，由于偏振交换只依赖于交换过程中的活性材料的交换速度，它们一般具有高转换速度。例如，一种利用丝状液晶材料的交换，具有大约1毫秒的交换速度。一种利用铁电液晶材料的交换可以具有大约为1微秒或更快的速度。偏振光交换中交换速度的提高只受到研制新型活性材料能力的限制。另外一个优点是，偏振交换设备一般具有简单的外形和构造，成本也相对低。因此，这种交换在光通信的研究和发展中变得越来越重要。

然而，偏振交换设备有一个明显的缺点，即，一般地它们要求入射光是偏振的。如果在交换之中或之前，使用传统的吸附性起偏器，则至少损耗50％的入射光，如：大约-3分贝。这不能被大多数应用所接受，特别是，光经常要被路由通过多个交换设备。既然传统的光纤不能保持光的偏振状态，在每一次交换之中或之前，都需要一个起偏器，导致了快速的累积损耗。虽然在偏振保持光纤技术上也有一些进展(见美国专利4,904,052)，但是这些光纤通常不能在保持偏振光交换要求的纯度的同时，保持偏振状态。而且，偏振保持光纤通常比一般的光纤贵很多。一种解决方案是在每一个交换设备之前或之后使用一个光放大器，虽然这样意味着庞大的设备和大大增加的成本。

因此，存在对于偏振独立全光学交换设备的需求，这些设备同时是高速的、紧凑的和高容量的，对于所有输入/输出排列具有稳定的信号光程长度。

发明内容

在一个实施例中，本发明涉及一种偏振独立光连接设备(如，一种光交换器)，用于有选择地在多个输入和多个输出之间连接多个光信号。这个实施例，包括多个光束分离元件，至少两个相位转换元件置于至少一个偏振光束分离元件的至少两个相邻的面上，以及多个反射镜。本实施例还可以是M×N光连接设备，其中，多个偏振光束分离元件中的一个将来自多个输入中的一个的未偏振的光分成两个相互正交的部分，每一个部分都分别被路由通过设备。多个偏振光束分离元件中的另一个重新组合相互正交的部分成为一个未偏振的光束，并引导该光束到多个输出中的一个。

本发明的另一方面是一个光连接系统，其中包括一个偏振独立的光连接设备，用于在多个输入和多个输出之间有选择地连接多个光信号。该设备包括至少一个偏振光束分离元件，至少两个相位转换元件置于至少一个偏振光束分离元件的至少两个相邻的面上，以及多个反射镜。这个连接系统还包括一个计算机可读程序模块，包含计算机可读程序代码，用于使一台计算机有选择地激活或无效相位转换元件。

本发明的另一个方面提供一种用于构造一种偏振独立的光连接装置的方法。该方法包括，提供多个偏振光束分离立方体和多个反射镜，放置至少两个相位转换元件在多个偏振光束分离立方体中的至少一个的至少两个相邻的面上，在一个角落装配所述多个偏振光束分离立方体使两两相交成一定角度；并根据所述多个偏振光束分离立方体安排所述多个反射镜。

本发明的另一方面提供用于在多个输入和多个输出之间有选择地连接多个未偏振的光信号的方法。该方法包括提供一个偏振光束分离元件，用于分离未偏振的电磁信号成为相互正交的部分；在每一个正交部分的路径上，放置至少一个相位转换元件，用于有选择地开动或停止至少一个相位转换元件；提供另一个偏振光束分离元件，用于合并相互正交的部分成为一束未偏振的光束并引导该光束到多个输出中的一个。

附图简要说明

图1是现有技术中的偏振独立光交换器的基本结构图。

图2是现有技术中利用了一个偏振交换器和一个偏振合并器的偏振独立光交换器的基本结构图。

图3是本发明光交换器的2×2实施例的基本结构图。

图4是图3中2×2实施例的交换机制(a)非交换状态(b)交换状态。

图5是本发明的光交换器的4×4实施例的基本结构图。

图6是本发明的光交换器的8×8实施例的基本结构图。

图7是4×4固态光交换器的基本结构图。

图8是包括本发明的N×N交换器的连接系统的框图。

具体实施方式

图3-4B显示了根据本发明的思想设计的装置。本发明可以以其最简单的形式2×2全光学、偏振独立交换器50为例进行介绍。来自于输入光纤A、B的未偏振的入射光在第一个元件处被分离成两束成正交偏振方向的偏振光束。与一般的偏振交换器不同的是，这两束光束被分别路由通过同一个交换设备的不同的路径，在同一个交换器中最好具有相同的光程长度。然后这些光束在输出光纤0，1附近的一个元件处被合并。如图所示，这个实施例包括多个偏振光束分离器54，多个相位转换器56以及多个反射镜52，它们被构造起来使得两个分立输入的A和B可以被耦合到两个分立输出的0、1的任何一种组合。这些元件还可以被按比例增大构造以方便具有大量输入、输出的交换(如：M×N)。图5和图6分别介绍了4×4和8×8交换器。

相比于传统的偏振交换器，本发明可以具有很多优点，如每秒太比特数据率和高速交换，以方便光纤网络的应用。而且，本发明的交换是偏振独立的，因此，可以路由偏振或非偏振的光。既然输入和输出光都可以非偏振的，本发明的交换器可具有高的光效率(即，对于一个输入起偏器，不存在损耗)，及相对于一般的偏振交换器具有最小的插入损耗。而且，本发明的交换器与现有技术的偏振独立交换器相比，更小、更简单。另外，本发明的交换器容易增大以便于可以连接大量的输入和输出(如：N×N或M×N)。本发明的交换器可以被重新配置并且没有阻塞(即，全光学信号路径互相不交叉)。本发明的交换器还可以提供双向的交换，可以很容易地被配置以提供成本相对低的光连接。与传统的MEMS不同的是，本发明的技术比较的成熟，对环境干扰不敏感。本发明中的多个全光学信号路径基本上具有相同的光程长度，这就提供了恒定的等待时间、衰减以及不失真的数据输出。

在本发明中，术语“光学的”指一个设备，或通过一个适应信道电磁能量的设备的路径。相似地，术语“全光学的”指一个设备，或适应于传递或信道电磁能量的设备网络，通过该网络没有能量转化为其他形式的信号，如：电信号或电子信号。术语“电磁能量”、“电磁辐射”和“电磁信号”指电磁光谱内的电磁波，电磁光谱从γ射线到无线电波，包括可见光。术语“透明的”指能够允许一个光信号通过而不大量改变其偏振状态或强度。而且，通过本发明，正交偏振状态，不管它们是垂直的，或水平的，或左手圆周偏振(LH)或右手圆周偏振(RH)光，只简单地表示成正交偏振状态P1和P2。这里使用的“计算机”或“计算机子系统”指任何计算机、计算机工作站、专用处理器、微处理器或专用微控制器。

参考图1-7，现有技术和本发明的装置、方法被清晰的描述出来。最近，公开了一些方法，用于得到一种偏振光交换设备，独立于入射的偏振状态。Mears等人的美国专利5,930,012公开了一种液晶空间光调节器，用于生成预设的偏振全息图以实现偏振独立交换。然而，由于低衍射光栅效率，Mears等人发明的设备中的损耗相对较高。Albert等人的美国专利6,111,633公开了一种设备，其中选出一个临界的入射角以实现，在一种特定的交换状态，在玻璃和液晶层之间的表面上P1和P2偏振光的全反射。然而，由于棱镜材料和液晶材料存在严格的折射指数要求，能够用于构造这种设备的材料也受到了限制。而且，当Albert等人的交换元件按比例增大至一个大型1×N或M×N交换设备时，不同信道中的损耗可能互不相同，有可能引起应用困难或系统的复杂化。本段中所引用的Mears等人的或Albert等人的美国专利的内容已经通过引用被本文包括。

Baker等人的美国专利4,720,172，4,781,426，4,784,470，4,790,633以及4,792,212公开了一种设备，其中，非偏振光被一个无源LC层分成两束正交偏振光束。Baker等人的美国专利的内容已经通过引用被本文包括。这两光束通过一个有源LC层，在接近于输出光纤的另一个无源的LC层合并在一起。然而，将Baker的2×2交换元件按比例增大到N×N交换设备，信号光束在每一个元件上被分离，又重新合并，这导致高插入损耗。

Bergland等人的美国专利5,317,658公开了一种装置，包括一个偏振光束分离器11(图1)，用于分离未偏振光成两正交偏振的光束。Bergland等人的美国专利通过引用被本文包括。每一光束被引导进入互不相同的交换设备(分别为12，14)，为特定的偏振状态工作。每一单独的光束被路由后，它们又通过一第二偏振光束分离器重新合并到选择的输出端口。图1介绍了Bergland等人发明的设备的4×4实施例。如图所示，需要两个交换器(每一个用于光的一个偏振状态)，导致设备体积大而且成本高，特别是当它按比例增大到大量的输入和输出(如，N×N)。

Wu在美国专利5,724,165中公开了一个装置，其中一个偏振交换器被插入到输入光纤的下行，一个偏振合并器被插入到输出光纤的上行。Wu的美国专利的内容通过引用被本文包括。本设备的基本结构在图2中示出。一个偏振转换器22生成两平行光束，具有几乎相同的偏振，通过使用偏振光束分离器24和相位转换器26。然后两光束被同时路由通过交换设备。在输出端口，一个偏振合并器28用于合并两光束成为一个光束，被耦合入一光纤。由于该设备必须是两光束平行，所以设备相对较大。

如上所述，本发明的交换器包括多个偏振光束分离器54，多个反射镜52和多个相位转换器56。参考图3，一个2×2偏振独立交换器50包括以上所述元件中的每个的两个。一个普遍的偏振光束分离器分离入射光(一般为非偏振光)为两正交偏振的部分(如，分成垂直的(s)和水平的(p)偏振状态)。商用的偏振光束分离器的例子包括那些由Melles Griot，16542Millikan Avenue，Irvine，California或CVI光学技术有限公司，第二大道，Onchan，Isle ofMan IM3，4PA，英格兰。虽然，偏振光束分离器54最好是采用偏振光束分离立方体(如图所示)，但是偏振光束分离器可以是任何一种类型和结构。而且，偏振光束分离器54可以利用任何类型的偏振元件。例如，偏振光束分离器54可以包括一个传统的MacNiell型偏振反射器，一个胆甾型液晶层，或者一个无机的反射起偏器。这些设备以公知方式运转，有选择地反射具有一个偏振状态的光(如：P1)，传递具有正交偏振状态的光(P2)。

相位转换器56可以用任何类型的电可控双折射材料，一般是半波延迟器的形式。相位转换器56可以是一个液晶单元，如具有90度螺旋(或270度超螺旋)的向列的液晶，均匀排列成向列的液晶或铁电液晶。例如，当上面的设备都没有被施加电场时，当一个具有入射在相位延迟器56的偏振P1的光束通过时，它被转换成一个具有偏振P2的光束。当一个预定的电势施加到相位转换器56上时，一个具有偏振P1(或P2)的光束通过时会保持它的偏振状态。相反地，一个相位转换器56可以被使用，以改变施加的电压上的从P1到P2(或从P2到P1)的入射光，并允许一个偏振光在没有施加场的时候不受影响的通过。在下文，当相位转换器56构造成改变从P1或P2(或从P2到P1)的入射光的偏振状态，它是指有源的或激活的。否则，它指非激活状态或无效状态。

参见图4，交换设备50的操作如下所述。交换器50构造成能接收在输入A和B从光纤入射的非偏振光。要注意的是，因为光纤不保持光的偏振状态，从一个光纤入射的光一般是非偏振的。入射在输入端口A的非偏振光被光束分离器54A分成P1和P2两个部分。一个部分(如P1)被反射到顶部的反射镜52A，而另一部分(P2)投射到底部的反射镜52B。在非交换状态，相位转换器56是非激活状态的，两束光都不受影响的通过。从反射镜52A反射的光在偏振光束分离器54B被再次反射，而从反射镜52B反射的光通过偏振光束分离器54B的偏振元件被传递。因此，这两束光(P1和P2)在偏振光束分离器54B重新合并，并引导到输出端口0。在交换状态，相位转换器被激活以便于偏振状态P1的光束被转换成偏振状态P2，偏振状态P2的光束被转换成偏振状态P1。从反射镜52A反射的光被传递通过偏振光束分离器54B，而从反射镜52B反射的光在偏振光束分离器54B被再次反射。两束光(P1和P2)在偏振光束分离器54B处重新合并，并引导到输出端口1。本领域技术人员会很容易的了解到一个相似的讨论可用于在数据端口B入射的光。在非转换状态，光被引导到输出端口1，而在转换状态，光被引导到输出端口0。

图5示出4×4交换器60。在这个结构中，四个输入A，B，C和D可以被路由到四个输出0，1，2和3中的任何一个。交换器60与交换器50的工作方式相似，非偏振光被分成正交部分(P1和P2)，它们被分别路由通过设备，相位转换器56用于改变路由路径。当相位转换器56在转换器60中全处于非激活状态时，输入A被路由到输出0，输入B到输出2，输入C到输出1，输入D到输出3。为了得到其他的路由组合，一个或多个相位转换器56被激活。例如，输入B可以通过激活在上面和最右面的光束分离器61和62，路由到输出0。输入D可以通过激活在下面的和最右面的光束分离器63和64，路由到输出1。相似地，通过激活或无效适当的相位转换器56，输入A，B，C和D中的任何一个可以被路由到输出0，1，2和3的任何一个。

图6示出8×8交换器70。在这种结构中，八个A，B，C，D，E，F，G和H可以被路由到八个输出0，1，2，3，4，5，6和7中的任何一个。交换器70与交换器50，60工作方式相似，非偏振光被分成正交部分(P1和P2)，被分别路由通过设备，相位转换器56用于改变路由路径。交换器70一般需要一个或多个相位转换器56，为每一交换构造被激活。例如，输入A可以通过激活相位转换器71和72，被路由到输出0。输入A，可以通过无效相位转换器72和激活相位转换器73，被重新路由到输出7。输入F可以通过激活相位转换器74和75，被路由到输出6。相似地，通过激活和无效适当的相位转换器56，输入A，B，C，D，E，F，G和H中的任何一个可以被路由到输出0，1，2，3，4，5，6和7中的任何一个。本领域技术人员可以得知本发明的交换器，包括交换器60和70，可以使一个光信号可以通过任何一个输入和输出之间的一个或多个信号被路由。例如，交换器70中的输入A，可以通过激活相位转移器73，76，77和78被路由到输出1。因此，本发明的转换器可以被重新配置。

如上所述，本发明的交换器可以按比例增大以适应更多数目的输入和输出信道。例如，16×16，24×24，32×32，48×48和64×64等的偏振独立全光学连接，可以通过合并多个偏振光束分离器54，相位转换器56和反射镜52，容易地被构造。本发明的转换器可以使用不同的转换结构，如，Faris等人的美国专利申请No.09/342,422中公开的那些结构。而且，具有M×N结构的不对称的连接，如4×8，24×64，1×16，16×12等，可以通过合并多个以上提到的元件，很容易地构造。本领域技术人员很容易地了解到本发明的交换器(如，8×8交换器)可以被装备成多种配置中的任何一种。本领域普通技术人员，还可以了解到本发明的交换器可以被装配成双向的(如，输入A，B，C和D，......M可以用于输出，而输出0，1，2，3，......N可以被用于输入)。

本发明的转换器可以以合适的方式制造。在一种构造中，设计的为了方便生产，这里公开的交换器可以包括三个主要元件中的一个的多个：(i)偏振光束分离立方体，(ii)反射镜，和(iii)偏振光束分离立方体，包括位于两个相邻面中每一个上的相位转换元件。这三个部分可以分别被构造，然后像在方格盘上一样装配在一起得到适合的光连接设计构造的式样(例如图3-6中所示的2×2，4×4和8×8构造)。

在另外一种方便生产的构造中，本发明的光转换器可以是固态连接设备80，它包括多个基本上全固态电磁信号路径。交换器80的一个4×4结构如图7所示。交换器80包括多个下述四种主要元件中的一种；(i)偏振光束分离立方体52，(ii)偏振光束分离立方体，包括置于两个相邻面82每一个上的相位转换元件，(iii)一个反射镜84，包括一个具有反射膜的透明的立方体，以及(iv)透明的立方体86(如，玻璃)。这些部分可以被分别构造，然后像在方格盘上一样装配在一起得到任何期望的光设计构造的式样一样(如M×N)。一般地，偏振光束分离立方体52被角对角地装配在一起，而透明的立方体86和偏振光束分离立方体52被面对面地装配在一起。对于具有基本全固态信号路径的交换器(如交换器80)，一个优点是它可以大量地减少由于折射系数改变引起界面反射(如空气/水的界面)带来的菲涅耳损耗。指数匹配器可以降低菲涅耳损耗。交换器80的另一个优点在于它可以大大地减少插入损耗。交换器80还可以抵抗机械震动。

参考图8，任何一个前面提到的交换器50，60，70和80等，可以被包含在连接系统100中。如图所示，优选地，连接系统100是一个计算机实现的设备，包括一个程序模块110，它包括一个具有计算机可读程序代码或指令的计算机可用媒介。程序代码包括任何上面讨论过的路由算法。程序模块置于与控制器112的通信中，适于以常规方式操作以通过一个计算机子系统(未示出)控制对程序模块110的存取。控制器112置于与驱动器114的通信中，以常规方式操作以于交换器接口。驱动器114可以包含一个硬件设备，或，优选地，可以作为一个软件模块，被一个软件实现。因此，程序模块110，控制器112和驱动器114包括控制装置，适于操作N×N交换器以在每一个输入和输出端口路由信号，象上面讨论过的一样。

在前面讨论过的本发明的不同方面只是一些例子。本领域人员可以通过所述的实施例得到别的类似的方法和方案，所有这些类似的方法和方案都属于本发明的领域，应该被本发明的权利要求所涵盖。

Claims (34)

1.一种偏振独立光学连接设备，用于有选择地在多个输入和多个输出之间连接多个电磁信号，该连接设备包括：

多个偏振光束分离元件；

至少两个可有选择地进行驱动的相位转换元件，置于所述多个偏振光束分离元件中的至少一个的至少两个相邻的面上；以及

多个反射镜，与所述多个偏振光束分离元件协同工作，从而使得在所述多个输入和所述多个输出之间延伸的多个全光学信号路径都具有相同的光程长度。

2.权利要求1所述的光连接设备，其中每一个所述的多个全光学信号路径都具有相同的驰豫。

3.权利要求1所述的光连接设备，其中每一个所述的多个全光学信号路径互相提供相同的衰减。

4.权利要求1所述的光连接设备，其中所述的多个全光学信号路径的每一个互相独立。

5.权利要求1所述的光连接设备，其中所述的多个偏振光束分离元件中的一个分离来自于多个输入中的一个非偏振光成为两个相互正交的部分，每一个正交部分被单独地路由通过所述设备，而所述的多个偏振光束分离元件中的另一个重新合并所述的正交部分成为一个非偏振光束，并引导该光束到所述多个输出中的一个。

6.权利要求5所述的光连接设备，被构造成一个M×N的交换设备，其中M是所述多个输入的数目，N是所述多个输出的数目。

7.权利要求6所述的光连接设备，其中M和N是从2到256的偶数。

8.权利要求7所述的光连接设备，其中M和N是由2，4，8，12，16，24，32，48，64，96和128组成的组中的成员。

9.权利要求6所述的光连接设备，其中M是1。

10.权利要求6所述的光连接设备，其中M等于N。

11.权利要求6所述的光连接设备，其中所述光连接设备是一个双向设备。

12.权利要求1所述的光连接设备，其中所述的多个偏振光束分离元件是多个偏振光束分离立方体。

13.权利要求12所述的光连接设备，其中所述的多个偏振光束分离立方体被角对角地装配到一起。

14.权利要求13所述的光连接设备，其中每一个所述的多个反射镜包括一个透明的立方体和置于其中的一个反射层。

15.权利要求14所述的光连接设备，还包括多个透明的立方体。

16.权利要求15所述的光连接设备，其中所述透明的立方体被置于一表面，与所述多个光束分离立方体面对齐。

17.权利要求15所述的光连接设备，还包括多个是全固态的信号路径。

18.权利要求1所述的光连接设备，其中所述的多个偏振光束分离元件的每一个包括一个反射起偏器。

19.权利要求18的光连接设备，其中所述反射起偏器是个胆甾型液晶偏振层。

20.权利要求18的光连接设备，其中所述反射起偏器是一个MacNeill型反射起偏器。

21.权利要求18的光连接设备，其中所述的反射起偏器是一个无机反射起偏器。

22.权利要求1的光连接设备，其中所述的多个相位转换元件中的每一个包括一液晶材料。

23.权利要求22中的光连接设备，其中所述的液晶材料是一双绞向列的液晶。

24.权利要求23的光连接设备，其中所述的液晶材料是一90度旋转的向列的液晶。

25.权利要求22的光连接设备，其中所述液晶材料是一铁电液晶。

26.权利要求1的光连接设备，其中所述多个相位转换元件中的每一个包括一双折射材料。

27.权利要求1的光连接设备，其中所述多个相位转换元件具有少于0.001秒的相位转换时间。

28.权利要求1的光连接设备，其中所述多个反射镜包括一个高反射率的银涂层。

29.一种光连接系统，包括：

一种偏振独立光学连接设备，用于有选择地在多个输入和多个输出之间连接多个电磁信号，该连接设备包括：

(i)至少一个偏振光束分离元件；(ii)至少一个在其至少两个相邻的面上设置有可有选择地进行驱动的相位转换元件的偏振光束分离元件；以及(iii)多个反射镜；

一个计算机可读程序模块，与所述光学连接设备相连，其内部具有一个计算机可读程序代码，使计算机能有选择地驱动或关闭所述相位转换元件。

30.权利要求29的光连接系统，还包括置于与所述程序模块和所述光连接设备协同工作的驱动器以进行所述的有选择的驱动或关闭。

31.权利要求30的光连接系统，还包括一个控制器，与所述程序模块和所述驱动器协同工作以控制所述程序模块和所述驱动器的协同工作。

32.一种方法，用于构造一个偏振独立光连接设备，包括：

提供多个偏振光束分离立方体和多个反射镜；

放置至少两个可有选择地进行驱动的相位转换元件在所述的多个偏振光束分离立方体的至少一个的至少两个相邻的面上；

角对角地装配所述多个偏振光束分离立方体；以及

安排多个所述的反射镜与所述的多个偏振光束分离立方体协同工作，从而使得在所述多个输入和所述多个输出之间延伸的多个全光学信号路径都具有相同的光程长度。

33.权利要求32的方法，其中，还包括安排多个透明的立方体在一个表面上，与所述多个偏振光束分离立方体面对齐。

34.一种方法，用于有选择地在多个输入和多个输出之间，连接多个非偏振电磁信号，包括：

提供一个偏振光束分离元件，用于分离所述非偏振电磁信号成为相互正交的部分；

放置至少一个可有选择地进行驱动的相位转换元件在所述的正交部分的每一个路径中；

有选择地驱动和关闭所述至少一个相位转换元件；以及

提供另外一个偏振光束分离元件，用于重新合并相互正交的部分成为一个非偏振光束，并引导该光束到所述的多个输出中的一个。

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