CN1370282A - 波长选择开关 - Google Patents

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Abstract

揭示了一种可配置的双向波长选择开关(10),该开关的光学系统(30、50)对偏振调制器(20)呈对称。

Description

波长选择开关
相关申请的交叉参照
本申请要求35 U.S.C.§119(c)名下美国临时专利申请号60/141,556的优先权，该临时申请于1999年6月29提交，其整个内容结合在此作参照。
发明领域
本发明一般涉及光学开关，尤其涉及应用偏振旋转器件的波长选择开关。
背景技术
过去二十年中，光纤已转化为电信市场。起初，网络设计包括通信链路各端相对低速的收发电子设备，光信号切换后转换为电信号，经电子切换，再转换为光信号。电子切换设备的带宽限于约10GHz。另一方面，在电磁谱1550nm区内，单模光纤的带宽范围达太拉赫兹。随着对带宽要求呈指数提高，网络设计师设法在1550nm区内开拓有效的带宽，因而对光学透明的叉接与开关提出了要求。
已作过研究的一种方法涉及一种频选光学开关，它应用了偏振分束器、Wollaston棱镜和液晶开关元件。然而，该设计有一重大缺点。用于复合光束的偏振分束器总是位于聚焦镜与空间光调制器之间，其一个作用是该偏振分束器必须能接受很大的接收角，若使用双折射晶体，会导致低劣的重迭光束。若使用分束立方体，会减小对比度，增大串扰。应用Wollaston棱镜可以解决这一问题。Wollaston棱镜被设计成将准直的混合偏振光束转换成两条转准直光束，并以大体上被原始混合偏振光束的光轴平分的角度分离。这种方法解决了将偏振束分离器置于聚焦镜与LC开关元件之间所涉及的许多问题，但在应用Wollaston棱镜方面涉及到基于重要问题。最重要的是Wollaston棱镜无法产生精确对称偏转的光束。由于Wollaston棱镜的作用不对称，光束无法重失在LC开关元件上。因此，LC开关元件上的光束位置必须在LC开关元件上以不同的入射角来平衡，以对不同的开关状态尽量减小串据与插入损失。由于这一不对称性，为了以可接受的信道带宽实现可接受的串扰，光学系统必须变成长得不令人欢迎。
因此，为了减小串扰，减小插入损耗，并且提高谱分辨率，就要求波长选择开关的光学系统绕偏振调制器对称，并能在偏振调制器上提供重迭的光束。
发明内容
揭示的一种波长选择开关包括一光学系统，它对偏振调制器呈对称，且能向偏振调制器提供重迭光束，以便减小串扰，减小插入损失，并且提高谱分辨率。
本发明的一个方面是一种有选择地将第一与第二信号导向选定输出端的光学装置，它包括：双折射光学系统，其系统输入端接收第一与第二信号，而双折射光学系统向其系统输出端发射由第一与第二储藏振信号重迭而成的的重迭信号，其中第一与第二偏振信号分别是第一与第二信号的偏振型式；和一个耦合至系统输出端的偏振调制器，从而该偏振调制器有选择地旋转重迭信号的偏振态。
在另一个方面，本发明提供一种将第一与第二信号选择性导向选定输出端的光学装置，它包括第一偏振分束器，用于把第一与第二信号分别分离成第一与第二信号偏振分量。第一半波延伸器耦合至该偏振分束器，使所有第一与第二信号偏振分量以第一偏振态均匀偏振。第一光栅耦合至第一半波延迟器，用于产生多条第一与第二信号波长信道。第二半波延迟器耦合至第一光栅，使多条第二信号波长信道以第二偏振态均匀偏振。第一光补偿器耦合至第一光栅，使多条第一信号波长信道的光距基本上等于多条第二信号波长信道的光距。第一偏振分束器耦合至光补偿器与第二半波延迟器，把多条第一与第二信号波长信道组合成多条重迭波长信道。聚焦镜耦合至偏振合束器；一偏振调制器阵列耦合至聚焦镜，各调制器有一开关态，其中各重迭波长信道聚焦到一预定调制器上。
在再一个方面，本发明包括一种将第一与第二信号选择性导向光学装置中选定输出端的方法，该方法包括以下步骤：提供偏振调制器；把第一信号转换成至少一个第一偏振分离，把第二信号转换成至少一个第二偏振分量；将至少一个第一偏振分量与至少一个第二偏振分量重迭成一重迭信号，其中至少一个和至少一个第二偏振分量沿至少一个轴向共线；将重迭信号聚焦到偏振调制器上。
在还有一个方面，本发明包含一种将第一与第二信号选择性导向包含双折射光学系统的光学装置中选定输出端的方法，该方法包括以下步骤：提供一液晶像素阵列，该像素包括某一开关态；对第一与第二信号作多路分路，分别形成多条第一与第二信号波长信道；将每条第一信号波长信道重迭在其对应的第二信号波长信道上，形成多条重迭波长信道；将每条重迭波长信道聚焦到一预定液晶像素上。
本发明的特征与优点将在以下详细描述中提出：部分将显然为本领域的技术人员通过该描述而明白，并通过实践这里描述的发明内容，包括以下的详细描述、权项和附图而得以认识。
应该明白，以下详述仅是本发明的示例，作为一种概括或框架用于理解权项所提出的本发明的特征与特点。包括的附图用于进一步理解本发明，结合在此构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的各种实施例，与描述一起说明本发明的原理与工作。
附图简介
图1是一框图，示出本发明第一实施例中波长选择开关(WSS)的概括；
图2是图1中WSS的示意图；
图3是表示本发明一平行板分束器的视图；
图4示出本发明一绝热化光栅；
图5示出图1和2中WSS的偏振管理结构；
图6是本发明第二实施形态中WSS机构设计的透视图；
图7是本发明WSS信道分布曲线图；
图8是本发明40信道WSS宽带脉动曲线图；
图9是本发明80信道WSS带宽脉动曲线图；和
图10是配用本发明第三实施例的WSS的WADM框图。
较佳实施例的详细描述
现在详细参照本发明现有的诸较佳实施例，其实例示于附图中。只要可能，诸附图将用同样的标号指代同样的部件。本发明一示例性实施例的波长选择开关(WSS)示于图1，一般标为10。
根据本发明，波长选择叉接开关配有一光学系统，该系统对偏振调制器对称，能向偏振调制器20提供重迭光束，以便减小串扰、减小插入损失并提高谱分辨率，从而实现高的光通量。本发明的波长选择开关(WSS)包括一向偏振调制器发射重迭信号的双折射光学系统，该重迭信号是将来自第一输入光纤的平行偏振信号与来自第二输入光纤的正交偏振信号重迭而形成的。
如这里实施和图1所示，揭示了本发明第1实施例的WSS10。输入光纤1与2接至输入口12，输入口12接至输入双折射光学系统30，而后者光耦合至偏振调制器，它根据网指令(未示出)决定的开关态切换入射光束。偏振调制器20接至把输出光束传至输出口14的输出双折射光学系统50，输出口14接至输出光纤1与2。
输出双折射光学系统50是输入双折射光学系统30的镜像，因而WSS10是一种可配置的双向波长选择开关。由输入与输出双折射光学系统30和50组成的该双折射光学系统，对偏振调制器20严格对称。图1的WSS10是一种2×2波长选择开关。
输入光纤1和2向WSS10提供含多条波长信道的随机偏振光信号。在第一实施例中，WSS10接纳40条波长信道，信道间隔为100GHz。在另一实施例中，WSS10接纳80条波长信道，信道间隔为50GHz。任一信道均可在输入光纤1与2之间作选择性切换。WSS10工作时，把来自输入光纤1的波长信道转换成S偏振(垂直)信号，而把第二光纤波长信道转换成p偏振(平行)信号。本领域的技术人员应明白，p与s偏振信号相互正交，然后重新和聚焦在偏振调制器上，于是可用其偏振态识别输入光纤载送的业务。偏振调制器20在光纤间切换信道时将该重迭信号的偏振态旋转90度，在指定信道通过开关时不旋转偏振态。切换后，输出双折射光学系统50按其偏振态再复用波长信道，并把s偏振输出信道(在离开偏振调制器20后偏振)映射到输出光纤2。由于是对称性设计，所以这一转换可以反置。下面再详细WSS10的操作。
如这里实施和图2所示，揭示了本发明第一实施例的WSS10示意图。输入光纤1和2接至WSS10的输入端12，来自光纤1和2的光信号由准直器120准直。准直器120接至偏振分束器32，后者接至半波板34。折合镜36光耦至偏振分束器32和半波板34，将光信号向光栅38反射。如后面的实施例指出的那样，折合镜36可以取消，把光信号从半波板34导向光栅38。光栅38将第1与第二光纤光信号分路成其组成波长信道。半波板40和光补偿器42耦合至该光栅，前者为第二光纤波长信道提供光路，后者为第一光纤波长信道提供光路，下面将更详细地讨论这些元件的功能。半波板40和光补偿器42光耦至偏振合束器44，后者将来自半波板40的第一光纤波长信道与来自光补偿器42的第二光纤波长信道重迭起来。聚焦镜46光耦至偏振合束器44，把从偏振合束器44出射的每条重迭波长信道聚集到偏振调制器20各自的偏振调制单元22上。
如上所述，输出双折射光学系统50是一输入双折射光学系统50的镜像。偏振调制器20接至聚焦镜66，后者耦合至偏振分束器64，而偏振分束器将重迭输出信道分成输出光纤1和2的波长信道。偏振分束器耦合至半波板60和光补偿器62，光补偿器62调节输出光纤1波长信道的光路长度。输出光纤2波长信道传播通过半波板60。输出光纤1和2波长信道由光栅58复用，后者耦合至折合镜56将一部分输出信号导向通过半波板54。半波板54耦合至偏振合束器52而形成输出信号1和2，这些输出信号经准直器140准直，分别导入第一和第二输出光纤。
偏振分束器32和64和偏振合束器44与52可以是任何合适的类型，但图3作为示例，分束器32具有单块由发光材料制作的板320，它具有平行侧面。输入信号1与2的光入射面上有一防反射涂层326，板320的光出射面上置有分束涂层322。涂层320让s偏振光通过而使p偏振光作内部反射，p偏振光由反射涂层324反射，因而p偏振光从平行于s偏振光的光束平板出射。该方法可提供弧秒容限，成本低廉，且能在一个部件中实施。分束器32和64和偏振合束器44与52的排列，使所有分离与复合功能都正交于色散轴(光栅倾斜轴)，这里就简化了尽量减小开关态引起的插入损失及其变化所需的光距补偿。由于光栅与聚焦镜的光路距离差对所有结构都一样，这种排列提高了光学性能。此外，合束器44和分束器64置于光栅与聚焦镜之间，这一创新提高了光学性能，消除了其它设计方案常见的与Wollaston棱镜有关的不对称性。这类分束/合束装置的实例已揭示于临时专利申请60/153,913，现结合在此作参照。
本领域的技术人员将知道，除了薄膜滤波器以外，根据期望的容限、封装尺寸、费用与安装要求，还可以使用分束长方体、双折射板和棱镜。尽管长方体法较为昂贵，但是这类器件可装在光学表面上，封装尺寸更小。
光栅38与58可以是任何合适的类型，但是图4揭示的实例中，在图6中示为绝热化格里斯姆(grism)78，它包括装在一个封装件里的输入光栅38与输出光栅58。本例中，将输入光栅38复制到基片386上，用环氧384与棱镜382联接。光栅间距的CTE介于棱镜材料CTE与其片材料CTE之间，改变基片材料厚度，可控制光栅间距的CTE。棱镜使用的玻璃应具有低的dn/dt，如对基片386(586)使用Ohara的S-TIL6型玻璃与Corning的ULE玻璃，可构成棱镜382。光入射面的角度为90度，出射面角度为50.42度。此法的一个优点在于，所有元件都在物理上联接，期望便于了对准，保证角度关系不随温度发生显著变化。这类绝热化器件的实例已揭示于临时专利申请60/153,913，现结合在此作参照。本领域的技术人员应知道，根据系统所需的绝热性能水平，可以使用任何普通的衍射光栅系统或格里斯姆。
光补偿器42与62可以是任何合适类型，但作为举例，这里揭示一种厚度精密的抛光玻璃板。然而，任何光学设计或材料都要使第一和第二光纤信号所行进的光路长度非常接近相等。对于任一种合束器与半波延迟器而言，光补偿器42与62都被设计成使来自输入光纤1与2的波长信道都能在角度与空间上准确相重迭。通过选择光补偿器的厚度与材料满足下列公式可实现这一要求； T o ( n o - n a ) n o - n a = H n bs - Tr n r - n a n r n a 式中To是光补偿器42(62)的厚度，no是补偿器42(62)的光学系统，na是空气系数，H是来自光纤输入1的光在合束器内相比输入光纤2所运行的距离差，nbs是合束顺材料系数，Tr为延迟器厚度，而nr为延迟器材料的光学系统。
偏振调制器20可以是任何适合的类型，但作为示例，这里示出一种线性液晶器件，它由标以22、24、26与28的像素阵列组成。在-40波长信道系统中，阵列20包括40只开关单元22。如图所示，各开关单元22是一扭绞向列液晶器件，液晶分子以扭绞螺旋结构对准。本领域的技术人员应明白，旋转量取决于液晶螺旋结构的设计与温度。根据设计，当对器件不加电压或施加相当低的电压时，通过绝热跟踪，该扭绞螺旋结构使入射光信号的偏振态转90度，如可以施加相当低的电压来补偿温度。对液晶像素施加可变电压，可逐渐变转动量。此时，WSS10将起到可变光学衰减器的作用。如本领域众所众所周知，当施加足够大的电压时(约10伏或更大)，由液晶分子形成的螺旋结构被干扰，入射光信号的偏振态就基本上不变地通过。这样，在截止电压开关态或相对的低压态中，入射光信号的偏振态旋转1/2波，p偏振信号变为s偏振信号，反之亦然。在无电压态中，偏振态不旋转。
本领域的技术人员将明白，可以使用其它偏振调制装置，如对施加电压具有可变双折射率的双折射相依晶体，这类晶体应用了液晶器件常用的同样效应。本领域的技术人员还将明白，还可将铁电液晶旋转器、磁光法拉第旋转器、声光旋转器和电光旋转器用作偏振调制器20。
图5从偏振管理的角度示出WSS10的工作原理。偏振分束器32将来自第一与第二光纤的输入信号分离器成其平行与正交的信号分量，因而四条小光束(beamlet)(1s、1p、2s、2p)从分束器32出射。本领域的技术人员将明白，对输入光纤1和2编号的惯例可任选，因而可以倒置。如图所示，来自第一与第二光纤信号的p偏振分量(1p、2p)通过半波板34。可以应用与此相反的惯例，使正交分量通过半波板34。无论哪种方式，在通过半波板34后，所有四条小光束(1s、1s、2s、2s)都具有同一偏振态。光栅38通过量依赖于入射光束的偏振态，因而通过均一偏振可尽量增大光栅38通过量并消除偏振相位损失(POL)。光栅38对这四条小光束携带的波长作分路，形成波长发散。本领域的技术人员将明白，小光束携带的各波长是一条独立的通信信道，载有其自己的信息有效负载。对每条为光纤1限定的波长信道，在光纤2中有一对应的波长信道，光纤1与2中对应的波长信道被基本上同组的波长占据。但应明白，由对应波长信道携带的信息有效负载是不同的。通过切换光纤1与2之间的对应波长信道，也可在光纤1与2之间切换其各自的信息有效负载。
两条由第二光纤信号导出的小光束通过产生偏振发散度的半波板40，这样，不通过半波板40的第一光纤波长信道保持s偏振(1s、1s)，而第二光纤波长信道为p偏振(2p、2p)。
本发明一显著特征在于无光补偿器42，第一光纤波长信道可运行较短的物理距离。第一光纤波长信道通过光补偿器42，使第一与第二光纤波长信道的光距相等。光距定义为光信号运行距离除以传播媒体的折射率，它与“光路长度”不同，后者定义为光信号运行距离乘上传播媒体的折射率。被校正成具有同一光路长度的信号运行同样的时间，而被校正成具有同一“光距”的信号运行同样的光路。
光补偿器42还减小了光栅38造成的色散。与在空气中的色散相比，光栅产生的波长信道色散在光补偿器42为内更小。因此，通过光补偿器42传播的两组s偏振波长信道从光栅38运行到合束器44的物理距离，比不通过光补偿器42传播的两组p偏振波长信道运行的物理距离更长。然而，两组s偏振与两组p偏振波长信道经历的总色散大体上相同。合束器44产生两组相同的入射聚焦镜46的重迭波长信道(1s、2p)。将每条s偏振波长信道与其对应的p偏振波长信道重迭，每条重迭的波长信道就包含了来自第一与第二光纤波长信道(1s)与(2p)的信息有效负载。透镜46把每条重迭波长信道聚焦到其各自的液晶开关单元22上，由此将两组相同的信息组合成一条入射在开关单元22上的重迭波长信道。
在高压状态，相对于开关单元22输入端的同一重迭波长信道的偏振态，开关单元22输出端的重迭波长信道的偏振态不变。在截止电压状态，运用上述偏振旋转技术，开关单元22将(1s，2p)转换成(1p，2s)，开关单元22输出端的重迭长信道的偏振态相对于开关单元22输入端的同一重迭长信道的偏振态旋转90度。
如前所述，输出双折射光学系统50与输入双折射光学系统30完全对称。在高压状态，信道(1s，1p)包含在第一光纤输出中，信道(2s，2p)包含在第二光纤输出中，这就是波长信道通过态。在低压状态，信道(2s、2p)插入第一光纤输出，信道(1s，1p)插入第二光纤输出。在该开关态中，第一光纤中波长信道携带的信息被切换到第二光纤输出，而第二光纤中对应波长信道携带的信息初切换到第一光纤。
下面讨论本发明的一些特征与优点。在本发明中，半波板40位于光栅38与偏振合束器44之间，让偏振合束器44置于透镜46与光栅38之间，输出双折射光学系统50中的偏振分束器64同样位于透镜66与光栅58之间，这种对称的光学设计是保持这一结构高性能的关键之一。偏振分束器/合束器都应用于接近准直的空间，有助于尽量增大消光比并减小串扰。本发明无须在透镜46与偏振调制器20之间使用Wollaston棱镜或另一双折射元件。对于输入双折射光学系统30，位于透镜46与偏振调制器20之间的任何双折射元件，相对于源于光纤2的光，在源于光纤1的光的光学特性中都会造成不对称性。输出双折射光学系统50也是如此。如上所述，本发明可应用其它偏振器，当结合应用光补偿器42、62时，如可以使用分束长方体与薄膜滤波器。这两种器件都能复合这两种偏振分量，使它们准确地重迭，且完全具有同样的锥角。最后，如图3所示，光束沿聚焦镜的水平轴线入射(即一维同轴)。因此，可将更多的发射光导入透镜孔径的中心部分。与只有极少的光通过透镜孔径中心的现有技术结构相比，这样能使给定透镜结构产生更上乘的光学性能。
如这里实施和图6所示，根据本发明第二实施例揭示了埋置式玻璃机械设计的WSS10的透视图。本例中，所有元件都在物理上联接。准直组件120物理接至分束组件32，分束组件32物理接至半波延迟器34，半波延迟器34物理接至光栅组件38，而后者物理接至半波延迟器40和光补偿组件42。这些元件又物理接至已连到透镜46的合束器44。每个组件都用各种螺钉、垫圈等紧固于设备底板100就位。由于输出双折射光学系统50是输入双折射光学系统30的镜像，故配置相同。
图6的埋置式设计有几个优点。首先，大多数元件在热学与物理上联接，缓和了若干环镜问题。由于诸元件在物理上联接，具有热学联系，能有效地把热量导离敏感元件，形成更绝热的设计。同样地，通过联接这些元件，它们不大会承受振动造成的机械应力。最后，图4的埋置式机械设计可降低组装成本。
如这里实施和图7～9所示，揭示了WSS10得到的性能数据。图7中，示出了增、卸径迹重迭的信道分布，信道内串扰在-35～40dB，卸信道插入损失比通信道约大2dB。图8中，示出了40信道开关的宽带脉动，数据用可调激光器和光谱分析仪测得。40条50GHz信道示出了每秒钟收到的像素。而且，通在-35dB与-40dB之间。图9中，示出的性能数据表明80信道开关的宽带脉动，80条50GHz信道示出每秒钟收到的像素，数据用使用ASE源的光谱分析仪测得。图9中，由于信道带溢出且OSA分辨率不是，通过未达到-35dB。
如这里实施和图10所示，根据本发明第三实施例，揭示了配用WSS10的WADM100。WSS10完全适合作为波长增卸复用器(WADM)的关键元件。如图所示，WSS10接至已连到波长复用器110的输入光纤1和2，还接至输出光纤1和2，输出光纤2接至波长分路器120。复用器110接至N个本地口，后者是与WSS10匹配的波长信道。本地口是本地业务源，准备增添到由输入光纤1与输出光纤1代表的光纤干线。分路器120是本地业务转发器。
应用上述图1～5的技术，把准备卸入本地业务的波长信道用WSS从输入光纤1切换到输出光纤2，卸下的波长信道由输入复用器110的本地波长信道置换，这样，每个本地业务有效负载以对应于被卸波长信道之一的波长调制，并插入被卸信道形成的空波长隙而防止波长争用。
本领域的技术人员应明白，可对本发明作各种修正与变更而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明包括对本发明所作的修正与变更，只要它们落在所附权项及其同等文件的范围内。

Claims (44)

1.一种有选择地把第一与第二信号导向选定输出端的光学装置，其特征在于所述光学装置包括：
双折射光学系统，它具有接收第一与第二信号的系统输出端和所述双折射光学系统向其发射重迭信号的系统输出端，所述重迭信号通过将第一与第二偏振信号相重迭而形成，其中所述第一与第二偏振信号分别是第一与第二信号的偏振型式(version)；以及
耦合至所述系统输出端的偏振调制器，从而所述偏振调制器有选择地旋转所述重迭信号的偏振态。
2.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述第一偏振信号被映射成第一线性偏振态，第二偏振信号被映射成与所述第一线性偏振态正交的第二线性偏振态。
3.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述第一偏振信号被映射成第一圆偏振态，第二偏振信号被映射成与所述第一圆偏振态正交的第二圆偏振态。
4.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述偏振调制器选自双折射晶体开关、扭绞向列液晶开关、铁电液晶开关、胆甾液晶开关、磁光法拉第旋转器、声光旋转器或电光旋转器。
5.如权利要求4所述的光学装置，其特征在于，所述液晶开关选自扭绞向列液晶开关、铁电液晶开关或胆甾液晶开关。
6.如权利要求4所述的光学装置，其特征在于，所述第一偏振信号从系统输入端到液晶开关的光距，基本上等于第二偏振信号从系统输入端到液晶开关的光距。
7.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述第一与第二偏振信号相重迭，因而沿至少一条光路的一根轴线共线。
8.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述双折射光学系统对偏振调制器对称。
9.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述双折射光学系统还包括：
耦合至偏振调制器光入射侧的输入双折射光学系统；以及
耦合至偏振调制器光发射侧的输出双折射光学系统。
10.如权利要求9所述的光学装置，其特征在于，所述输入双折射光学系统还包括：
接至系统输入端的偏振分束器，所述分束器把第一信号分成第一信号偏振分量，把第二信号分成第二信号偏振分量；和
置于各所述第一与第二信号偏振分离偏振分量路径内的第一半波延迟器，用于形成第一与第二信号均匀偏振分量。
11.如权利要求10所述的光学装置，其特征在于，所述第一与第二信号均匀偏振分量均为s偏振。
12.如权利要求10所述的光学装置，其特征在于，所述第一与第二信号均匀偏振分量均为p偏振。
13.如权利要求10所述的光学装置，其特征在于，所述输入双折射光学系统还包括：
置于第一或第二信号均匀偏振分量路径中的第二半波延迟器，使第一信号均匀偏振分量相对于第二信号均匀偏振分量为正交偏振；和
耦合至所述第二半波延迟器的偏振合束器，将第一与第二信号均匀偏振分量合成两个重迭信号。
14.如权利要求13所述的光学装置，其特征在于，所述还包括一透镜，用于将两个重迭信号聚集到偏振调制器上。
15.如权利要求13所述的光学装置，其特征在于，所述偏振分束器和偏振合束器选自平行板分束器、双折射晶体、分束棱镜、分束长方体或一个或多个薄膜滤波器。
16.如权利要求9所述的光学装置，其特征在于，所述输入与输出双折射光学系统均对液晶开关对称。
17.如权利要求16所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置具有双向性。
18.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述偏振调制器包括一液晶像素阵列，各液晶像素对应于多条波长信道中的一条波长信道。
19.如权利要求18所述的光学装置，其特征在于，所述双折射光学系统还包括：
耦合至系统输入端的波长分路器，用于分路第一与第二信号，从而分别形成多条第一与第二信号波长信道；和
耦合至所述波长分路器的偏振合束器，用于把各第一信号波长信道与其对应的第二信号波长信道重迭成一条重迭波长信道。
20.如权利要求19所述的光学装置，其特征在于，所述还包括一耦合至偏振合束器的聚焦镜，其中所述聚焦镜把重迭波长信道聚焦到液晶像素上。
21.如权利要求20所述的光学装置，其特征在于，所述液晶像素有选择地旋转重迭波长信道的偏振态，由此将第一与第二信号波长信道导入选定的输出信号。
22.如权利要求21所述的所述的光学装置，其特征在于，所述液晶像素旋转到重迭波长信道的偏振态，将第一信号波长信道导入第二输出信号，而将第二信号波长导入第一输出信号。
23.如权利要求21所述的光学装置，其特征在于，所述液晶像素不旋转重迭波长信道的偏振态，使第一信号波长信道导入第一输入信号，而第二信号波长信道导入第二输出信号。
24.如权利要求20所述的光学装置，其特征在于，所述第一波长信道具有第一偏振态，第二信号波长信道具有与所述第一偏振态正交的第二偏振态。
25.如权利要求20所述的光学装置，其特征在于，所述第一与第二信号波长信道沿至少一条重迭波长信道轴线共线。
26.如权利要求20所述的光学装置，其特征在于，所述双折射光学系统还包括：
耦合至液晶开关单元阵列的偏振分束器，用于接收来自各液晶开关单元的重迭输出波长信道，并将它分成第一与第二输出波长信道；
耦合到所述偏振分束器的波长复用器，用于把所述第一与第二信号输出波长信道分别复用成第一与第二信号输出；和
位于液晶像素与偏振分束器之间的第二聚焦镜，用于接收各液晶像素输出的各重迭波长信道，并把各重迭波长信道输出导向所述偏振分束器上预定的位置。
27.如权利要求26所述的光学装置，其特征在于，所述偏振分束器和偏振合束器选自平行板分束器、双折射晶体、分束棱镜、分束长方体或一个或多个薄膜滤波器。
28.如权利要求26所述的光学装置，其特征在于，所述波长分路器和波长复用器均含光栅。
29.如权利要求28所述的光学装置，其特征在于，所述将光栅置于分路器，从而任一第一信号波长信道与对应的第二信号波长信道之间基本上无入射或衍射路长差。
30.如权利要求28所述的光学装置，其特征在于，所述将光栅置于复用器，从而在任一第一信号输出波长信道与对应的第二信号输出波长信道之间基本上无入射或衍射路长差。
31.如权利要求18所述的光学装置，其特征在于，所述多条波长信道之间的信道间隔基本上等于50GHz。
32.如权利要求18所述的的光学装置，其特征在于，其中在多条波长信道中有至少40条波长信道。
33.如权利要求37所述的光学装置，其特征在于，所述在多条波长信道中有至少80条波长信道。
34.有选择地把第一和第二信号导向选定输出端的光学装置，所述光学装置包括：
第一偏振分束器，用于把第一和第二信号分别分成第一与第二信号偏振分量；
耦合至所述偏振分束器的第一半波延迟器，所述第一半波延迟器使所有所述第一与第二信号偏振分量以第一偏振态均匀地偏振；
耦合至所述第一半波延迟器的第一光栅，用于产生多条第一与第二信号波长信道；
耦合至所述第一光栅的第二半波延迟器，用于使所述多条第二信号波长信道以第二偏振态均匀的偏振；
耦合至所述第一光栅的第一光补偿器，用于使所述多条第一与第二信号波长信道的光距基本上相等；
耦合至所述光补偿器与所述第二半波延迟器的第一偏振合束器，用于将所述多条第一与第二信号波长信道组合成多条重迭波长信道；
耦合至所述偏振合束器的聚焦镜；和
耦合至所述聚焦镜的偏振调制器阵列，每个所述调制器都有一开关态，其中将各重迭波长信道聚焦到一预定调制器上。
35.如权利要求39所述的光学装置，其特征在于，所述偏振调制器阵列包括一液晶像素阵列。
36.如权利要求40所述的光学装置，其特征在于，所述液晶像素有选择地旋转重迭波长信道的偏振态，将第一与第二信号波长信道导入选定的输出信号。
37.如权利要求40所述的光学装置，其特征在于，所述还包括：
耦合至液晶像素阵列的第二透镜，用于基本上准直从液晶像素阵列导出的每条重迭输出波长信道；
耦合至所述第二透镜的第二偏振分束器，用于将重迭输出波长信道分成由其相应液晶像素的开关态决定的第一与第二输出波长信道；
耦合至所述第二偏振分束器的第三半波延迟器，用于将所述多条第二输出波长信道转换成第一偏振态；
耦合至所述第二偏振分束器的第二光补偿器，用于使所述多条第一与第二输出波长信道的光路长度基本上相等；
耦合至所述第三半波延迟器和所述第二光补偿器的第二光栅，用于把所述多条第一输出波长信道复用为至少一个第一输出信号分量，并把所述多条第二输出波长信道复用为至少一个第二信号分量，其中所述第一与第二输出信号分量具有同一偏振态；
耦合至所述第二光栅的第四半波延迟器，所述第四半波延迟器使所述至少一个第一输出信号分量具有第一平行偏振分量与第一正交偏振分量，还使所述至少一个第二信号输出分量具有第二平行偏振分量与第二正交偏振分量；和
耦合至所述第二光栅和所述第四半波延迟器的第二偏振合束器，用于把所述第一平行分量与所述第一正交分量组合成第一输出信号，并将所述第二平行分量与所述第二正交分量组合成第二输出信号。
38.一种把第一和第二信号有选择地导向光学装置中选定输出端的方法，所述方法包括：
提供一偏振调制器；
把第一信号转换成至少一个第一偏振分量，把第二信号转换成至少一个第二偏振分量；
将所述至少一个第一偏振分量与所述至少一个第二偏振分量重迭成一重迭信号，其中所述至少一个第一偏振分量与所述至少一个第二偏振分量沿至少一条轴向共线；和
把所述重迭信号聚焦到所述偏振调制器上。
39.如权利要求43所述的方法，其特征在于还包括：
根据开关态有选择地旋转重新信号的偏振态，以形成重迭输出信号；和
根据所述重迭输出信号的偏振态，将所述重迭输出信号分成第一与第二输出信号。
40.一种有选择地将第一与第二信号导向包含双折射光学系统的光学装置中选定输出端的方法，所述方法包括：
提供一液晶像素阵列，其中每个所述液晶像素包括一开关态；
对第一与第二信号分路，分别形成多条第一与第二信号波长信道；
将每条第一信号波长信道重迭在其对应的第二信号波长信道上，形成多条重迭波长信道；和
将每条重迭波长信道聚集到预定液晶像素上。
41.如权利要求45所述的方法，其特征在于还包括按所述开关态有选择地旋转所述重迭波长信道的所述偏振态的步骤。
42.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述分路步骤还包括：
把第一信号转换成第一平行分量与第一垂直分量，把第二信号转换成第二平行分量与第二垂直分量；
把所述第一平行分量与所述第一垂直分量转换成两个第一垂直分量，而把所述第二平行分量与所述第二垂直分量转换成两个第二垂直分量；和
对所述两个第一垂直分量与所述两个第二垂直分量分路，分别形成两组第一信号垂直波长信道分量和两组第二信号垂直波长信道分量。
43.如权利要求45所述的方法，其特征在于重迭步骤还包括：
将两组第二信号垂直波长信道分量转换成两组第二信号平行波长信道分量；和
两组组第一信号垂直波长信道分量与所述两组第二信号平行波长信道分量组合成第一组与第二组重迭波长信道。
44.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述聚焦步骤包括将来自第一组重迭波长信道的每条重迭波长信道和来自第二组重迭波长信道的相应重迭波长信道聚集到预定液晶开关单元上。
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