CN1260926A - NxM光波长选路开关 - Google Patents

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Abstract

一种可以切换的波长选路器,在N个输入口(101、102)和M个输出口(103、104、105)之间切换波分复用(WDM)光信号。一种依赖于极化的选路部件,例如一种双折射部件(201),从空间上将每一个WDM信号分成N对正交极化的光束。一种极化旋转器阵列(204)旋转每一光束对的极化方向,使得同一对里的两束光都有相同的极化方向。然后波长滤光器(206)分用每一光束对,产生N组光束,每一组有四个光束。依赖于极化方向的第二个选路部件(202)根据它们的极化方向,在空间上为N组中每一组中的四条光束选路,并在空间上组合选自不同组的光束对,产生M对光束。第二个极化方向旋转器阵列(205)将每一光束对的极化方向恢复到正交状态,最后一个与极化有关的选路部件(203)重新组合每一光束对,在输出口(103、104、105)产生M束输出光束。

Description

N×M光波长选路开关
发明背景
技术领域
总的来说本发明涉及光通信系统领域。更具体地说，本发明提供一种N×M光波长选路器(wavelength router)用于波分复用(WDM)光通信。
问题说明
光波分复用(WDM)已经成为充分利用光纤高带宽的标准技术。WDM系统采用由许多不同波长的光信号组成的信号，在一根光纤上传输信息，这些光信号叫作载波信号或信道。每一载波信号都用一个或多个信息信号调制。这样，利用WDM技术可以在一根光纤上同时传输大量的信息信号。
WDM技术除了需要使用较宽的光纤频带以外，如果要让这些系统商业化，还需要解决许多难题(例如，复用、分用以及为光信号选路)。引入波长域增加了网络管理的复杂性，因为现在的处理包括了滤光和选路。复用是将多个信道的信号合并成单个WDM信号的过程，这每一个信道都由它自己的频谱来描述。分用则是一个相反的过程，它是将单个WDM信号分解成许多单个信道。这些单个信道在空间上都是分离的，并从特定端口输出。选路跟分用的区别是选路器在空间上将输入的光信道分离开来从端口输出，并根据控制信号改变这些信道的序列，从而在输入信道和特定的输出口之间提供所需耦合关系。
波长选路的一个现有方法是用棱镜或者衍射光栅将WDM信号分用成许多信号分量。将这些信号分量中的每一个跟多个2×2光学开关连接，这些光学开光通常是光学机械开关。或者将要组合进WDM信号的信号传输给2×2开关中的一个。每一个2×2光学开关都有一个输出口跟第一个复用器相连(输出保持复用器[retained outputmultiplexer])，这个复用器将保持的信号跟要组合进来的信号组合起来。每一个2×2光学开关的第二个信号都传输给第二个复用器(下路信号复用器[dropped signal multiplexer])。通过对光学开关进行适当的配置，可以将信号传输到第二个复用器的输出口，而其余信号则由第一个复用器的输出口输出。这种结构又叫作上路-下路(add-drop)光学滤光器。其结构非常复杂，复杂程度取决于光学机械开关，而且相互连接似乎也非常困难。
美国专利第5488500号(Glance)介绍了第二种波长可选空间开关。这种Glance滤光器的优点是可以任意安排信道，缺点是两个阵列波导光栅(AWG)分用器和这一接口里使用的两个耦合器带来很大的光耦合损耗。阵列波导光栅是处理WDM信号最常用的方法之一。这一技术的基础是平面波导硅处理，已经被光纤工业广泛采用。然而，输出光谱是由输入端输入的WDM信号决定的，从这一点上说AWG基本上是无源的。为了交换光信道(也就是选路)，需要光开关，必需的滤光器和开关的级连使得这种波长选路器很不方便。
现有方法和一般光信号处理的另一个问题是信道之间存在很强的串扰。当一个信道的光能在另一个信道里产生信号或噪声时就会出现串扰。要提供可靠的通信就必须降低串扰。另外，用于光选路的滤光器常常是与极化方向有关的。对极化方向的依赖常常会导致更强的串扰，因为某一极化方向的光能会从信道里泄漏到另一信道里去，或者很难进行空间定向，因此很难将它完全传输到选中的输出口。同样，滤光器的通带性能不够好，因为它们的衰减太大，或者通带的旁瓣抑制度不够。
所有这些缺点使得光信号数据通信不够完美。需要一种选路结构，它的串扰很小，以避免大网络中其它信道的干扰，以及所关心的光谱通带响应过于平坦，从而使波长选路器可以忍受激光波长漂移和对极化的不敏感性带来的微小的波长变化，并能快速开关用于网络选路。另外，还需要一个低插损选路器，以最大限度地减少选路器对网络的影响，降低对光放大器的要求。
发明概要
本发明提供一种N×M波长选路器开关，它有多级串联在一起，每一级都接收一个或多个有多个波分复用(WDM)信道的光信号。每一级都将收到的光信号分成两个互补的信道子集，并根据加在每一级上的控制信号在空间上分离光信号。
附图简述
图1a～1c是本发明中1×2、2×3和2×2光波长选路器开关的功能框图。
图2a～2d是本发明中互补光谱的实例。
图3a和3b分别是8×9波长选路器在“0”和“1”控制状态下的框图。
图4a～4d是说明级连波长开关的简化框图，其中用了4×5和5×10波长选路器来构成一个4×10波长开关。根据加在每一级上信号的不同，传输到输出口的相应波长用图4a～4d来说明。
图5a和5b分别是“0”和“1”控制状态下2×3波长开关的二维设计简化框图。每一波长组的光路以及它们的极化状态用插入的符号来说明。
图6a～6b分别是“0”和“1”控制状态下2×3波长开关的三维设计简化框图。
图7a和图7b分别是“0”和“1”控制状态下2×2波长开关的二维设计简化框图。
图8a～8b是2×2光波长选路器开关另一个实施方案两种控制状态下的简化框图。
发明详述
1.N×M波长选路部件
本发明的优选实施方案能够将波分复用(WDM)光信号进行分用(即从频谱上分离)并为它们选路(即在空间上切换)。图1a～1c分别是本发明中1×2、2×3和2×2波长开关的总体功能框图。WDM信号通常都有多个信道，每一信道都有它自己的波长范围或频率范围。在这里，术语“信道”指的是规定唯一的信息信号的某一频率范围或波长范围。
在图1a～1c中，λij表示光波长，其中i＝1，2，表示WDM输入信号的端口号，j＝α，β，表示输入信号的子集波长。应当指出，λiα和λiβ是互补的，见图2。例如，λ1α和λ1β构成1口的完整WDM输入信号。
在图1a～1c所示的每一个波长开关里，都有两个控制状态，即“0”和“1”。对于图1a所示的控制状态“0”，输入的频谱被分成两个频谱λ1α和λ1β，并由两个输出口输出。当控制信号变成“1”时，这两个频谱交换位置，并通过对应的口输出。
同样，在图1b里，两个光WDM输入信号被送给2×3波长开关。在“0”状态下，从1口和2口输出λ1α和λ1β，从2口和3口输出λ2α和λ2β。当控制信号变成“1”时，输出翻转过来。在这种情况下，分别从2口和1口输出λ1α和λ1β，从3口和2口输出λ2α和λ2β。最后，在图1c里，2×2波长开关将频谱分成两个互补子集，并根据控制位选路。
图3a～3b和4a～4d说明如何将基本的波长开关扩展成更大的规模，其中画出了一个8×9波长开关和一个4×10波长开关。在图3a和3b里，波长选路器里输入了八个光WDM信号，然后将这八个WDM信号全都分成两个互补子集，并从九个输出口输出。当控制位从“0”变成“1”时，两个相邻口就交换光信道。波长安排的结果就是在状态“0”下，将(λ1α、λ2α、λ3α、λ4α、λ5α、λ6α、λ7α、λ8α)从输出口1～8输出，将(λ1β、λ2β、λ3β、λ4β、λ5β、λ6β、λ7β、λ8β)从输出口2～9输出。在状态“1”下，将(λ1β、λ2β、λ3β、λ4β、λ5β、λ6β、λ7β、λ8β)从输出口1～8输出，将(λ1α、λ2α、λ3α、λ4α、λ5α、λ6α、λ7α、λ8α)从输出口2～9输出。
在图4a～4d中，将一个4×5波长开关和一个5×10波长开关级连起来得到一个4×10波长开关。图4a～4d分别说明控制位是(0，0)、(0，1)、(1，0)和(1，1)的四种工作状态以及相应的波长输出。从本发明的这两个实例可以看出这种波长开关的设计及其灵活。
2.2×3波长选路开关的二维设计
图5是一个2×3波长选路器的简化框图。粗实线表示在第一个输入口101有WDM信号信道的完整频谱λ1α和λ1β的光路。粗虚线表示在第二个输入口102处WDM信号里的完整信号频谱(即λ2α和λ2β)。在图5a和图5b里，粗短划线分别表示来自第一个输入口和第二个输入口的混合信道，即(λ1α，λ2β)或者(λ2α，λ1β)。细长短划线表示包括第一个输入口1(即λ1α)的第一个信道子集的信号光路。细短划线表示有输入口2的第一个信道子集(即λ2α)的光信道。细点划线表示有跟输入口1的信道互补的第二个子集的WDM信号光路(即λ1β)。细实线表示包括跟输入口2的信道互补的第二个子集的光信道(即λ2β)。这里的每一个子集都可能包括一个以上的信道，它们自己也可能是一个WDM信号，尽管跟原来的WDM信号101、102相比它们的带宽较小。明白这一点非常重要。
每一条线都标上了说明光信道垂直极化的实心或空心圆。光路上的短线段表示在这一点光信号是水平极化的。在图5a和5b里的标记对这些线和符号进行了进一步的介绍。
WDM信号101、102进入第一个极化分离单元201，它在空间上分离WDM信号101的水平和垂直极化分量。单元201是用双折射材料做成的，当光信号的垂直极化分量通过时不会改变路径，因为在这种材料里它们是寻常波。相反，水平极化波则会因为双折射材料的失步效应而发生折射。折射角是所选择的具体材料的函数，这一函数众所周知。适合于制作优选实施方案里这种双折射单元的材料有方解石、金红石、铌酸锂、基于YV04的晶体等等。尽管在这一优选实施方案里使用的是双折射晶体，通过结合极化光束分离器和棱镜可以实现同样的功能。
在控制位的控制下，将水平和垂直极化分量耦合到第一个极化旋转器阵列204上。这第一个极化旋转器阵列204分成四个单元，将每一条光束的极化方向有选择性地旋转一个预定角度。在这一优选实施方案里，第一个旋转器阵列204将每一条光束的极化方向旋转0°(即没有旋转)或者90°。
可以用一种或多种已知的部件来制作第一个极化旋转器阵列204，包括扭绞向列型液晶旋转器、平行对齐向列型液晶旋转器、铁电性液晶旋转器、基于pi-cell的液晶旋转器、基于磁光效应的法拉第旋转器、基于声光和电光效应的极化旋转器。最好采用基于液晶技术的旋转器的现成产品，尽管可以采用其它的旋转器技术来满足特殊应用的要求。这些部件的开关速度从几毫秒到纳秒量级，因此可以用于各种系统来满足具体应用的要求。可以认为这些相似的基本部件都是等价的，可以互相替换而不会偏离本发明的实质。
图5a说明两条水平极化光束旋转90°的控制状态，这样，从第一个旋转器阵列204出来的所有四条光束都是垂直极化的。图5b说明两条垂直极化光束旋转90°的第二个控制状态，其中所有四条光束都变成水平极化光束。到这一步为止，水平极化和垂直极化分量都包括输入的WDM信号101、102的完整信道频谱。
部件206是层叠状的多个双折射波片，它们的光轴指向一个选定的方向，从而形成一个极化干涉滤光器。这种部件有时叫做复合波片，或者CWP。CWP 206有两个本征状态。第一个本征状态传播输入信号具有相同极化的第一个频谱子集，第二种本征状态传播跟第一个频谱子集分量极化方向正交的频谱补集。入射光束的极化和两个输出光束的极化构成一对频谱响应，其中，(H，H)和(V，V)传输输入光谱的第一部分，(H，V)和(V，H)传输输入光谱的互补(第二)部分，这里的V和H分别表示垂直极化和水平极化。在本申请人的美国专利申请第08/739424和08/780291号里公布了CWP 206的滤光机制和进一步的设计细节。
对于这一N×M波长选路开关，第一个本征状态传输用垂直极化编码的第一组光频率，第二个本征状态则传输用水平极化编码的频率组补集。理想情况下，CWP 206就象一个极化干涉滤光器一样，有一个顶部基本平坦的梳妆滤光器响应曲线，或者叫做方波频谱响应。CWP是一种频谱滤光和极化旋转媒质。
在图5a中，将两个完整的频谱λ1α+λ1β和λ2α+λ2β输入第一个CWP206。在这一控制状态下，因为(λ1α，λ2α)和(λ1β，λ2β)是第一个CWP 206的两个本征状态，所以将λ1α和λ2α旋转90°，λ1β和λ2β则不改变极化方向而直接通过。再用第二个极化分离部件202(即双折射部件)将这两组信道在空间上分离。这一部件202将水平极化信号向上传播，而让垂直极化信号直接通过。这是因为在第二个双折射部件202里，水平和垂直极化分别是非常波和寻常波。将第二个极化分离部件202的厚度选择成第一个极化分离部件201的两倍，水平极化信号λ2α和垂直极化信号λ1β就在第二个极化分离部件202的输出面上叠加。对于其它的光信道，λ1α向上传播并在第二个极化分离部件202的最高级输出，而λ2β则直接通过部件202。
这三组光信号通过跟第一个CWP 206一样具有相同结构的第二个CWP 207。光信道的这两个本征组进行同样的极化调制。λ1α和λ2α旋转90°，λ1β和λ2β则不改变极化方向而直接通过。在这两种情况下，经过第二个CWP 207进一步纯化了频谱。在第二个CWP 207的输出平面上，所有6个光束都是垂直极化的，如图5a所示。用具有六个部件的第二个极化旋转器阵列205截获这三对光束。这六个部件有一个开和一个关像素(pixel)模式，这样将每一对里的一个光束进行旋转，光束对就又变成了正交的。再用第三个双折射部件203合并这三对正交极化光束对，分别在输出口104、103和105输出。在图5a所示的控制状态里，λ1α进入输出口104，λ1β和λ2α进入输出口103，λ2β进入输出口105。
在图5b所示的另一控制状态下，将极化旋转器阵列204和205切换到它们的互补状态，其中的开变成关，关变成开。在这种结构中，经过了第一个旋转器阵列204以后四个光束的极化方向变成了水平极化。这跟图5a中的对应光束正交。当这些水平极化光束经过第一个CWP 206时，λ1α和λ2α旋转90°，λ1β和λ2β则不改变极化方向而直接通过。第二个极化分离部件202利用双折射失步效应又一次将四束光分成六束光。在这里，水平极化光信道(λ1β，λ2β)向上传播，(λ1α，λ2α)则直接通过部件202。在部件202的输出平面内，λ2β和λ1α合并起来在部件202的中心部分输出。相反，λ1β在部件202的顶部输出，λ2α在底部输出。所有六束光又一次经过第二个CWP 207，它们的光谱进一步纯化，最后它们合并成水平极化波。这跟图5a的结果是正交的。经过第二个极化旋转器阵列205时，将这六束水平极化光转换成三对正交极化光束，跟前面介绍的一样。这三个正交对最后由第三个双折射部件203再一次合并，并结束这次操作的第二种控制状态。在这种情况下，λ1β从口104输出，λ2α从口105输出。
本发明的一个特征是选路过程中，WDM信号101、102中基本上所有的光能都没有浪费。也就是说，不管WDM输入信号101和102的信号是什么极化方向，水平极化和垂直极化分量都得到了利用，并且合并到了输出信号103、104和105里。这样波长开关损耗很小。在图2a～2d里应当指出，输出信号103、104和105可能包括一个以上的信道，因此它们自己也是WDM信号。在一些情况下信道选路组很有用。但是，本发明的优选实施方案可以采用一种多级设计方式，以进一步将图3a～3b和图4a～4d中的WDM信号103、104和105分解成空间上分离的更小的信道分量。
3.2×3波长选路开关的三维设计
在图5a和图5b所示的二维波长开关里，所有的光路都在同一平面以内。但本发明的设计并不局限于这种结构。图6a说明的是第一种控制状态下三维设计的一个实例，图6b说明的是第二种控制状态下三维设计的一个实例。跟图5a和图5b所示的二维设计相比，这一结构有两处不同。在这一实施方案里，与极化有关的第二个选路器208跟第一个和第三个双折射部件201和203正交。第二处不同是第一个和第二个极化旋转阵列204和205的单元(或像素)安排不同。
4.2×2波长开关设计
图7a和图7b说明的是2×2波长开关的二维实施方案。跟图5a～5b中的2×3波长开关相比，使用了一个具有直角棱镜55的光束极化合并器，用来将最底下的两束光从第二个双折射部件50折射到第一个输出口104。在这种结构里，可以重新安排输入的WDM信号(λ1α，λ1β)和(λ2α，λ2β)，从而在一种控制状态下，让(λ1α，λ2β)从输出口104输出，(λ2α，λ1β)从输出口103输出，在另一种控制状态下，让(λ1α，λ2β)从输出口103输出，(λ2α，λ1β)从输出口104输出。
图8a和图8b说明的是结合了一系列极化光束分离器(PBS)的2×2波长开关的另一种实施方案。图8a描述第一种控制状态，其中的WDM信号(λ1α，λ1β)和(λ2α，λ2β)分别从101口和102口输入，将它们重新安排，从而让(λ2α，λ1β)从第一个输出口103输出，(λ1α，λ2β)从第二个输出口104输出。反过来，图8b说明的是在第二种控制状态下，重新安排输入的WDM信号(λ1α，λ1β)和(λ2α，λ2β)，让(λ1α，λ2β)从第一个输出口103输出，(λ2α，λ1β)从第二个输出口104输出。
在这一实施方案里，双折射部件801～804、极化旋转器阵列811～814和CWP 821～824的功能跟前面描述的一样。但是，上一个实施方案里的第二个双折射部件已经被替换成一组四个极化光束分离器831～834，它们根据开关的控制状态不同，将每一个WDM信道从合适的输出口输出。例如在图8a里，由光束对的垂直极化分量将来自第一个输入口101的λ1α传输到CWP 821输出，而λ1β则由光束对的水平极化分量传输。PBS 831让携带λ1β的水平极化分量直接通过，而携带λ1α的垂直极化分量则折射90°到达PBS 834。
同样在图8a里，由光束对的垂直极化分量将来自第二个输入口102的λ2α传输到CWP 822输出，而λ2β则由光束对的水平极化分量传输。PBS 832让携带λ2β的水平极化分量直接通过，而携带λ2α的垂直极化分量则折射90°到达PBS 833。
另外两个PBS 833和834用来重新组合WDM信道从两个输出口103和104输出。例如在图8a里，PBS 834将通过PBS 832有λ2α的水平极化光束对跟PBS 831反射的有λ1α的垂直极化光束对组合起来。然后从第二个输出口104输出(λ1α，λ2β)。同样，PBS 833将PBS 832反射的有λ2α的垂直极化光束对跟通过PBS 831有λ1β的水平极化光束对组合起来。然后从第一个输出口103输出(λ2α，λ1β)。
图8b说明图8a中实施方案的第二种控制状态。每一个极化旋转器阵列811～814中像素的状态都已翻转。结果，λ1β由PBS 831反射的垂直极化光束对传播，而λ2β则由PBS 832反射的垂直极化光束对来传播。λ1α由通过PBS 831的水平极化光束对来传播，λ2α则由通过PBS832的水平极化光束对来传播。PBS 833将λ1α和λ2β合并，并从第一个输出口103输出。同样，PBS 834将λ2α和λ1β合并，从第二个输出口104输出。
在这里公布了本发明的一组实施方案。根据本发明的说明，以及以下权利要求，还可以有跟这里公布的并不完全相同的其它的布局和实施方案。

Claims (19)

1.一种方法，用于根据外部控制状态，为波分复用(WDM)光信号可变换地选路，该方法包括以下步骤：
至少提供第一个输入/输出(I/O)口，用来接收WDM光信号；
提供多个第二I/O口；
将从第一个I/O口收到的WDM信号在空间上分解成极化方向相互正交的第一束和第二束光；
旋转第一束光和第二束光中至少一束的极化方向，从而使两束光的极化方向基本相同，这一极化方向由控制状态决定；
利用传输函数与光的极化方向有关的波长滤光器将第一和第二束相同极化的光进行分用，这样第一束光分解成极化方向相互正交的第三和第四束光，第二束光分解成极化方向相互正交的第五和第六束光；其中第三束和第五束光是第一种极化方向的第一个预定频带信号，第四束和第六束光是第二种极化方向的第二个预定频带信号；这里的第一个频带和第二个频带基本上是互补的，第一种和第二种极化方向基本上是正交的。
根据它们的极化状况不同，为第三束、第四束、第五束和第六束光在空间上重新选路；
旋转第三束、第四束、第五束和第六束光中选中的那些的极化方向，使得第五束和第六束光跟第三束和第四束光正交；
将第一个频带的第三束和第五束光在空间上重新组合，并将第二个频带的第四束和第六束光在空间上重新组合；和
将第一频带光信号耦合到第二I/O口中选中的一个上去，将第二频带光信号耦合到第二I/O口中选中的另一个上去。
2.权利要求1的方法，在完成空间选路这一步骤以后，还包括让选好路的第三束、第四束、第五束和第六束光经过第二个波长滤光器这样一个步骤，使得第三束、第四束、第五束和第六束光从第二个波长滤光器输出的时候基本上具有相同的极化方向，这里第二个波长滤光器跟第一个波长滤光器基本上具有相同的传输函数。
3.权利要求1的方法，其中在空间上分解WDM光信号的步骤使用的是第一个双折射部件。
4.权利要求1的方法，其中为第三束、第四束、第五束和第六束光在空间上选路的步骤采用了第二个双折射部件。
5.权利要求1的方法，其中重新组合第三束、第四束、第五束和第六束光的步骤采用的是第三个双折射部件。
6.权利要求1的方法，其中旋转第一和第二束光之一的极化方向的步骤还包括让第一和第二束光经过一个极化旋转器阵列的步骤，该极化旋转器阵列有多个像素(pixel)，用于有选择性地旋转第一和第二束光的极化方向。
7.权利要求1的方法，其中旋转第三束、第四束、第五束和第六束光的极化方向的步骤还包括让第三束、第四束、第五束和第六束光经过一个极化旋转器阵列，该极化旋转器阵列包括多个像素，用来有选择性地旋转第三束、第四束、第五束和第六束光的极化方向。
8.权利要求1的方法，其中的波长滤光器包括叠在一起的多个双折射波片，每一个波片都指向一个事先确定的方向。
9.一种方法，用于根据外部控制状态，为波分复用(WDM)光信号可变换地选路，该方法包括以下步骤：
提供一个N个输入口阵列，每一个输入口都用来接收一个WDM光信号；
提供一个M个输出口阵列；
将来自每一个输入口的WDM信号在空间上分解成N对极化方向相互正交的第一束和第二束光；
旋转第一束光和第二束光中至少一束的极化方向，从而使两束光都有基本上相同的极化方向，这一极化方向由控制状态决定；
通过波长滤光器分用第一和第二束光中的每一对，从而产生N组光束，每一组都有第三束、第四束、第五束和第六束光；该波长滤光器的光传输函数依赖于极化方向，这样第一束光分解成极化方向相互正交的第三束和第四束光，第二束光分解成极化方向相互正交的第五束和第六束光；其中第三和第五束光是第一种极化方向的第一个预定频带信号，第四和第六束光是第二种极化方向的第二个预定频带信号；其中第一和第二个频带基本上是互补的，第一和第二种极化方向基本上是正交的；
根据它们的极化方向为N组中的每一组，在空间上为第三束、第四束、第五束和第六束光选路；
在空间上组合N组中不同的组里从第三束、第四束、第五束和第六束光中选择出来的光束，产生M对光束；
旋转从M对光束里选中的光束的极化方向，使得每一对光束都是正交极化的；和
在空间上重新组合所有M对光束，在输出口生成M个输出光束。
10.权利要求9的方法，在完成空间选路这一步骤以后，还包括让N组光束经过第二个波长滤光器这样一个步骤，使得从第二个波长滤光器输出的N组光束具有基本上相同的极化方向，这里第二个波长滤光器跟所述第一个波长滤光器具有基本上相同的传输函数。
11.权利要求9的方法，其中在空间上分解WDM光信号的步骤使用的是第一个双折射部件。
12.权利要求9的方法，其中为第三束、第四束、第五束和第六束光在空间上选路并在空间上进行组合的步骤采用了第二个双折射部件。
13.权利要求9的方法，其中重新组合M对光束的步骤使用的是第三个双折射部件。
14.权利要求9的方法，其中旋转第一和第二束光中至少一束的极化方向的步骤还包括让第一和第二束光经过一个极化旋转器阵列的步骤，该极化旋转器阵列有多个像素，用来有选择地旋转第一和第二束光的极化方向。
15.权利要求9的方法，其中旋转M对光束的极化方向的步骤还包括让M对光束经过一个有多个像素的极化旋转器阵列的步骤。
16.权利要求9的方法，其中的波长滤光器包括叠起来的多个双折射波片，每一个波片都指向一个预定方向。
17.一种可编程的波长选路开关，包括：
多个串联级，其中每一级都有N个输入口和M个输出口组成的一个阵列，每一个输入口都用来接收包括多个波分复用(WDM)信道的一个光信号，其中所述级将收到的光信号分成包括所述信道的一个子集的光信号，并根据施加在每一级上的控制信号，为分好的光信号选路，从选择好的输出口输出，其中至少有一级包括：
(a)在空间上将每一束收到的光信号分成沿第一条光路的水平极化分量和沿第二条光路的垂直极化分量的装置；
(b)按可编程方式旋转从光信号分离出来的每一个分量的极化方向的装置；
(c)一个波长滤光器，用来接收按可编程方式旋转过的分量，该波长滤光器有一个依赖于极化方向的光传输函数，使得过滤后的第一条光路包括垂直极化的第一组信道和水平极化的第二组信道，过滤后的第二条光路包括水平极化的第一组信道和垂直极化的第二组信道，其中第一组和第二组信道基本上是互补的；
(d)在空间上将第一和第二条光路分成水平极化和垂直极化分量的装置；
(e)将第一条光路的水平极化分量跟第二条光路的垂直极化分量合并，根据所述控制信号，通过从所述输出口中选择出来的一个输出口，输出第二组信道的装置；以及
(f)将第一条光路的垂直极化分量跟第二条光路的水平极化分量合并，根据所述控制信号，通过从所述输出口中选择出来的一个输出口，输出第一组信道的装置。
18.权利要求17的光波长选路开关，其中多个串联级包括：
第一级，用来将WDM信号分成多个第一级光信号，在第一级的输出口输出，其中第一级光信号包括至少一个WDM信号信道，少于所有WDM信道；和
第二级，用来将所有第一级光信号分成多个第二级光信号，在第二级的输出口输出，其中每一个第二级光信号都包括第一级光信号信道之一的一个子集。
19.权利要求18的光波长选路开关，还包括：
第三级，用来将所有第二级光信号分成多个第三级光信号，在第三级的输出口输出，其中每一个第三级光信号都包括第二级光信号之一的一个信道子集。
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