CN1347515A - 利用断开电压控制对波长可选交接装置作波长补偿 - Google Patents

Abstract

揭示了一种可调谐的液晶开关(10)。电子控制器(30)提供了一电子驱动方案,只用电子补偿来实现低的信道内串扰,串扰小于－40dB。结合温度粗调和电子补偿可以提供小于－50dB的串扰。其实现方法是,设计液晶器件(20)的厚度(d),使最小状态出现在大于最大工作波长的波长以及大于最大工作温度的温度下,利用电子补偿确保液晶器件(20)在所有工作波长和温度下可调谐。

Description

利用断开电压控制对波长可选交接装置作波长补偿

发明背景

1.发明领域

本发明一般涉及光学开关，尤其涉及液晶光学开关。

2.技术背景

扭绞(TN)和超扭绞(STN)向列型液晶器件是众所周知的且被用于各种场合。TN/STN器件最常用于显示领域，但已提议将其用于光通信。

向列型液晶单元包括一些定向层(alignment layer)，它们使液晶分子形成一个90°的螺旋。螺旋起波导作用。不加电压时，绝热跟踪使偏振光信号大致旋转90°。当对单元施加功率时，液晶分子的螺旋取向被破坏，偏振光信号通过单元时不旋转。

为使光学开关或波长可选择的交接器件切实可行，它们必须具有低的信道内串扰。被允许的最大串扰量约为-35 dB。系统设计人员正在规范串扰小于-40 dB的系统。平行偏振板之间LC单元的串扰量度是透射率。

透射率及其倒数消光比直接与LC单元的螺旋旋转度相关。使偏振光信号旋转90°的LC单元的透射率为零，消化比为无穷大。这种情况称为“最小状态”，下面将对其作更详细的讨论。但实际上并不存在具有完美90°螺旋的单元。因此，如上所述，LC单元使偏振光信号旋转大约90°。例如，当LC单元旋转一正交偏振光信号时，信号的大部分变成一平行偏振信号，由于旋转不是精确90°，所以留有一正交分量。正交分量透过单元，成为通信信道中的信道内串扰。显然，当输入信号是平行偏振信号时，结果类似；留有一平行分量。

已考虑的一种方法是在光学开关中使用一个楔形向列型液晶单元，楔形单元垂直于光束放置。在使用期间，沿垂直于光束的方向滑动楔形单元，改变单元的有效厚度，以达到最小状态。此方法具有一些严重的缺点。由于最小状态(参见下面的式(2))依赖于波长，所以需要不同的厚度来达到各个波长信道的最小状态。一种不切实际的设计是一种多单元的液晶阵列，其中，每个单元具有不同厚度或者楔形形状。为此，需要为每个单元提供不同的机械致动器。由于这些因素，设计最多局限于几个波长。另一个缺点是设计的可靠性。它是通过机械方式移动单元将其调谐到最小状态的。移动各部件会发生疲劳，并最终失效。

因此，需要一种光学开关或波长可选的交接器(WSXC)，它具有一个由LC单元组成的阵列，各LC单元可单独、动态地调谐，以提供可接受的串扰程度。需要一种LC器件，无需移动各单元或其光束就能对其进行调谐。另外，需要一种能够支持许多波长信道的器件。

发明内容

本发明满足上述需求，揭示了一种可调谐的液晶开关，该开关只用电子补偿来实现小于-40dB的信道内串扰。结合温度粗调和电子补偿可以提供小于-50dB的串扰。其实现方法是，设计液晶器件的厚度，使最小状态出现在最大工作波长和最大温度下。因此，用电子补偿可以在所有工作波长和温度下调谐液晶器件。

本发明的一个方面是一种引导光信号的光学器件。该光学器件包括一个用于调制光信号的液晶元件，液晶元件用断开状态时的消光比来表征。该光学器件还包括一个与液晶元件相连的电压控制器，它为断开状态下的液晶元件提供偏压，驱使消化比达到一最小状态。

在另一方面，本发明包括一种在光学器件中引导光信号的方法。所述光学器件包括用于切换光信号的液晶元件，而液晶元件用断开状态时的消光比来表征。所述方法包括以下步骤：提供与液晶元件相连的电压控制器，以便为液晶单元提供偏压；以及在断开状态下为液晶元件提供一偏压，驱使消光比达到一最小状态。

在另一方面，本发明包括一种用于引导光信号的光学器件的制造方法。该方法包括以下步骤：提供用于切换光信号的液晶元件，所述液晶元件的厚度“d”使消光比的最小状态出现在光信号的最大工作波长以及大于光学器件最大工作温度的温度下。该方法还包括提供与液晶元件相连的电压控制器，电压控制器在断开状态下为液晶元件提供一偏压，对于短于最大工作波长的工作波长和低于最大工作温度的温度，驱使消光比达到最小状态。

在以后的详细描述中将叙述本发明的其它特征和优点，本领域的熟练技术人员通过阅读这些描述或者实施本文所述的发明，具体包括以下的详细说明、权利要求书和附图，很容易部分地明白这些特征和优点。

附图概述

图1是一示意图，示出了依照本发明第一实施例的可调谐液晶开关；

图2是一曲线图，示出了液晶单元消光比与厚度的关系，说明了最小状态；

图3是一曲线图，示出了串扰与电压的关系，说明选择LC单元厚度对最小状态的重要性；

图4是一曲线图，示出了消光比与温度的关系，说明温度变化效应；

图5是一曲线图，示出了在一温度范围内提供-40dB消光比所需要的偏压；

图6是一曲线图，示出了当在各种温度下对一波长范围作电压补偿时的消光比；

图7是一曲线图，示出了在54℃保持-40dB消光比的电压与波长的关系；

图8是一曲线图，示出了在57℃保持-40dB消光比的电压与波长的关系；

图9是一曲线图，示出了在59℃保持-40dB消光比的电压与波长的关系；

图10是一示意图，示出了依照本发明第一实施例的可调谐液晶开关的电子控制器；

图11是一示意图，示出了依照本发明第一实施例的WSXC；

图12是一示意图，示出了依照本发明第二实施例的光学监测信道。

较佳实施例的详细描述

现在详细参照本发明目前较佳的实施例，附图对其作了例示。在任何可能的地方，附图始终用相同的标号表示相同或相似的部分。图1示出了本发明第一个实施例，它一般始终用标号10表示。

依照本发明，可调谐液晶开关10包括电子控制器30，它提供的电子驱动方案只用电子补偿来获得小于-40dB的信道内低串扰。结合粗调温度调谐和电子补偿两者可以提供小于-50dB的串扰。还提供一光学监测器，用于监测信道内串扰，保持低信道内串扰。

如这里所实施的和图1所示的，揭示了可调谐液晶开关10的示意图。开关10包括与电子控制器30相连的液晶(LC)单元20。本发明的一个突出特点与设计LC单元20相关。LC单元20包括玻璃片202和212，它们具有透光性，且用作LC单元中各部件的外壳。电极204和210分别形成于玻璃片202和212的内侧。介电定向层206和208分别位于电极204和210上。向列液晶材料200放在定向层206和208之间。电极204和210还与电子控制器电气连接。本领域的熟练技术人员将认识到，定向层206和208的表面使液晶分子对齐，形成一个扭绞大约90°的螺旋。如在上述发明背景部分中讨论的，螺旋起波导功能。放置在定向层206和208之间的液晶材料200的厚度“d”在本发明设计中很重要。

在有些情形中，可以控制LC单元20的参数来获得最小状态，最小状态的消光比在理论上可以达到无穷大。对于夹在平行偏振器之间的90°TN LC单元，透射率为： $T=\frac{I_{\mathrm{out}}}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{{\sin }^2\left[\frac{\mathrm{\π}}{2}\sqrt{1+u^2}\right]}{1+u^2}----\left(1\right)$ 其中因子u为： $u=2\frac{d}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\Δn}----\left(2\right)$ 其中d是图1所示的单元厚度，λ是波长，Δn是LC双折射率。由式1可知，当u增大时，透射率变小。但只有在满足下式的离散条件下假设为零：

如这里所实施的和图2所示的，液晶单元的消光比与厚度的曲线图说明合适的LC单元设计很重要。如图2所示，在实践中，最小状态90的消光比可以在50dB至90dB以上之间的范围内。当等式(3)成立时，出现最小状态90。因此，如果LC单元20可以保持在最小状态，或者在该状态附近，那么将获得液晶开关10中所需的低串扰(低透射率-高消光比)。在最小状态建立和保持LC单元20存在几个障碍。首先，单元厚度的制造工艺不精确。其次，双折射率Δn高度依赖于温度。第三，多波长系统中的每个波长/信道必须单独调谐。如果适当设计LC单元20，可以通过电子设备克服这些障碍。

为了使电子补偿起作用，必须用合适的厚度“d”设计LC单元20，使最长工作波长的最小状态出现在刚好大于最大工作温度的温度下。这对于确保电压在所有波长和工作温度上的可调性是非常重要的。注意，可以将LC单元20设计为第一、第二或任何最小状态，并获得类似的结果。于是，对于“断开”状态下的每个信道，可以施加具有RMS电压V_off，RMS(λ_n，T)的ac信号，将单元调谐到其波长和温度下的最小状态。交流波形并不严格，因为LC单元响应于信号的RMS值。当对单元施加较小的交流信号时，LC分子略微倾斜，不破坏90°扭绞的“绝热跟踪”。倾斜作用是一较小的双折射率Δn。因此，可以用小电压调谐到最小状态。

对于“接通”状态下的每个象素/信道，施加具有较大RMS电压V_on，rms(≈10V_RMS)的交流信号，因为此电压不是信道波长或温度的函数。

如这里所实施的和图3所示的，揭示了串扰与电压的曲线图，说明为LC单元20选择合适厚度的重要性。绘制线200(1570nm信号)表示不适当设计的LC单元。由于未将此厚度选择成使最小状态出现在刚好大于最大工作温度的最大温度的最长工作波长下，所以任何电子补偿都不能将单元驱使到最小状态。绘制线202(1530nm信号)和204(1550nm信号)说明了适当设计的LC单元20的好处。大约在1.4Vrms，绘制线202被驱使到最小状态，而大约在0.9Vrms，绘制线204被驱使到最小状态。图3还示出了V_off，RMS(λ_n，T)对波长的依赖关系。

如这里实施的和图4与图5所示的，揭示了通过振幅调制只用电补偿对LC单元20的测量结果。图4是一曲线图，示出了LC单元20在各种波长下峰值消光比(单位为dB)与温度的关系，其中LC单元20的厚度选择为在大约80℃下给出第一最小状态。图5是一曲线图，示出了为保持-40dB消光比所需的各种波长情况下，最佳“断开”电压作为温度函数的变化。注意，RMS电压必须精确到±10mV以内。

为了获得大于-40dB的消光比，将温度粗调与上述电补偿相结合。在本发明中，在大约6℃的有限区域内调节温度，并且选择LC单元的厚度，使最小状态处于最大控制温度值的最长工作波长。同样，确保电压在所有工作波长上可调谐是很重要的。

如这里实施的以及图6-9所示的，提供了用电补偿和热调节对LC单元20的测量结果。因此，当在最佳温度范围内进行电补偿时，性能有改善。

图6是一曲线图，示出了在各种温度下消光比与波长的关系。峰值最佳温度大约为61℃。如图6所示，在63℃下，对于较长的波长，消光比迅速下降，因为电补偿变得无效。

图7-9是高低绘图，说明了分别对于54℃、57℃和59℃为保持-40dB消光比所需的电压范围。在图7中，工作温度为54℃。施加波形的精度必须是+10mV。在图8，温度升至57℃。注意，当波长增大时，电压范围也增大。在图9中，温度是59℃。当波长增大到1570nm时，偏压的精度不是严重问题，只要处于0.5伏内，就可以保持高消光比(＞40dB)。

如这里实施的以及图10所示的，可调谐液晶开关10包括与电子控制器30相连的液晶器件200。电子控制器30与温度补偿模块34相连，而后者将LC器件200保持在一预定的环境温度下。电子控制器30与网络接口相连。网络接口不是本发明的一部分，但本领域的熟练技术人员将认识到，开关10通过网络接口接收来自网络的切换和配置信息。

电子控制器30包括温度传感器32，该传感器与LC器件200相连，并测量开关10所处工作环境的环境温度。传感器32与模/数(A/D)转换器302相连。模拟温度值锁存在A/D转换器302中，并被转换成数字字。本领域的熟练技术人员将认识到，这两项功能可以合并在单个器件中。另外，这些功能也可以结合在处理器300里，成为片内功能。A/D转换器302与处理器300相连，为其提供数字形式的温度信息。LUT 304与处理器300和电压调制器306相连。控制器30的心脏是处理器300，它利用系统总线308和系统时钟信号控制A/D转换器302、LUT 304和电压调制器306的操作，而系统总线308提供数字、地址和控制线。处理器300还控制温度补偿模块34，而后者调节液晶器件200的工作温度。

查询表(LUT)304可以是任何合适的已知类型，但作为举例，例示了随机存取存储器(RAM)。本领域的熟练技术人员应该认识到，可以根据所需的灵活度使用任何类型的数字存储器。例如，如果使用EEPROM，则通过从开关10检索EEPROM、擦除内容以及用新的值重新对其编程，可以更新V_off，RMS(λ_n，T)的值。另一方面，可以动态地再增加RAM。处理器300对LUT 304中的每个位置只写新值。本领域的熟练技术人员还应该认识到，可以根本不用LUT 304。在另一实施例中，处理器300计算V_off，RMS(λ_n，T)，并直接控制电压调制器306。

处理器300可以是任何合适的已知类型，但作为举例，例示了一个装备有实时操作系统的32位浮点嵌入式微处理器。这类器件可以向Motorola和其它IC制造商购买。本领域的熟练技术人员应该认识到，可以根据给定应用所需的速度和处理能力使用多种微处理器。还应该认识到，可以用模拟计算机实现处理器300。

处理器300必须实现一些核心功能。处理器300接收并处理来自网络接口的切换命令，然后将开关状态传递给网络控制，以达到监测的目的。处理器300为LC器件200中的每个切换单元控制定时。如上所述，处理器300用锁存在A/D转换器302中的温度值以及分配给每个单元的波长选择用来驱动调制器306的LUT值，从而控制对每个单元的电压调制。作为上述监测功能的一部分，处理器300通过检查消光比，监测器件200的性能。以下将对此作更详细的讨论。当LC器件200老化时，可能需要调节LUT值。利用其强大的处理能力和实时操作系统，处理器300可以周期性地重新增加LUT 304，以保持开关10的性能特征。

电压调制器306可以是任何合适的类型，但作为举例，例示了脉幅调制器(PAM)，它提供了驱使液晶单元20所必需的均方根电压值。也可以使用脉宽调制器(PMW)。本领域的熟练技术人员应该认识到，可以使用任何能够将断开状态下的RMS偏压传递给LC器件200中LC单元20的调制器。可以用方波、正弦波或双极性脉冲宽度调制信号(PWM)来驱动液晶单元20。调制器306还必须提供在开关断开状态和开关接通状态之间触发器件200中每个液晶单元20所需的接通状态切换电压。一般，接通状态电压大致为10伏，与温度和波长无关。

液晶器件200可以是任何合适的已知类型，但作为举例，例示了一个扭绞向列型液晶单元20的阵列。阵列200根据上述针对图1-9所作讨论进行设计。本领域的熟练技术人员应该认识到，LC器件200也可以用超扭绞向列型单元制造。还应该认识到，LC器件200可以根据开关10的复杂程度而构成LC单元20的1×N阵列或M×N阵列。因此，在1×N阵列中，开关10支持单个网络，而M×N阵列支持M个网络层。阵列中的每个单元20作为一个波长信道开关来工作。因此，LC器件200中的每个单元20根据该单元20的开关状态，用来旋转或不旋转单一波长光信号的偏振状态。如上所述，每个单元20的开关状态由处理器300控制。这些信道的带宽可以是50 GHz或100 GHz。如上所述，在没有补偿的情况下，当不加功率时，LC单元20使光信号几乎旋转90°。适当设计LC器件200后，可以通过施加一较小的偏压将每个单元20调谐到断开状态下的最小状态。

光学开关10如下工作。处理器300根据网络命令控制LC器件200中每个单元20的切换状态。电压调制器306以可个别控制的方式与LC器件200中的每个单元20相连。处理器300为每个可控连接提供来自LUT 304的值，以便根据网络命令驱动每个可控连接。

如上所述，入射光信号的偏振状态在“断开”状态下被旋转。对于此开关状态下的每个单元20，处理器300为调制器306提供唯一的偏压值，通过使这些单元的液晶分子螺旋扭转接近完美的90°，将它们驱动成最小状态。因此，每个单元的消光比超过40dB。如上所述，偏压一般小于1.6 V_RMS，并且是温度和波长的函数。本领域的熟练技术人员应该认识到，当检测到开关10的环境温度变化时，处理器300可以动态地改变这些值。如果改变单元的波长分配，那么也可以改变这些值。

对于那些没有被切换的信道，处理器300使电压调制器306施加“接通状态”电压。接通状态电压必须至少为6V，以消除液晶分子在静止状态下形成的螺旋扭绞。在该状态下，各单元传输入射信号，不旋转偏振状态。

在本发明的另一实施例中，如这里实施的和图11所示的，揭示了一种波长可选择的交接器(WSXC)10。输入光纤12和添加光纤16与输入器件40相连，后者包括准直器和束分离器。输入光纤12和添加光纤16运载多路复用的波长信道流，信道流经器件40被准直和分束成各自的偏振分量。偏振信号引导到多路分离器50，并分成各波长信道。输入双折射光学系统52将每条波长信道引导到其各自的LC单元20。如上述对第一实施例所作的讨论，电子控制器30单独控制每个LC单元20，以便在断开状态时将它们驱动成最小状态。入射偏振光束的偏振状态旋转90°。被接通的单元20不旋转通过该信道传播的光。如上所述，为这些单元提供大约10V rms。输出双折射光学系统62使经LC单元20旋转的信道发生空间位移。双折射光学系统62不使未旋转的波长信道发生空间位移。多路复用器60将空间位移和未空间位移的信道多路复用成一个输出光束600和一个去除光束602。输出器件42准直且合并这些光束，分别将它们引导到输出光纤14和去除光纤18中。因此，输入光纤12和添加光纤16上的每个信道都可以与输出光纤14或去除光纤16交接，信道内的串扰低于40dB。

如上所述，本领域的熟练技术人员还应该认识到LC器件200可以根据开关10的复杂程度而构成LC单元20的1×N阵列或M×N阵列。在此替代实施例中，用M个输入光纤代替输入光纤12，其中M是整数。用M个输出光纤代替输出光纤14。因此，M个输入光纤、M个输出光纤、M个添加光纤以及M个去除光纤中的每条光纤都对应于LC矩阵200的M行中的一行。尽管图11未作图示，但试图为任何给定行的任何去除端口选择通路，使其反馈到一给定行的任何添加端口。这在任何M×N信道之间提供了交叉连接。

如这里实施的且图12所示的，揭示了本发明的另一实施例。在此实施例中，电子控制器30包括一光学监测器80。监测器80包括监测光源82、偏振器56、监测器LC信道86、分析器66和检测器84。

监测信道可以是任何合适的类型，但作为举例，例示了上述类型的LC单元。但在此实施例中，光学监测是用LC单元86的“第二”最小状态提供的。这大大降低了监测所需的波长，从而降低了光学源的成本。对于夹在平行偏振器之间的90°TN LC单元，如上所述，消光比由式(1)、(2)和(3)给出。如等式(3)所讨论的，整数m的值指最小状态，并且必须保持接近，以获得WSXC中所需的低串扰。例如，m＝1是第一最小状态，m＝2是第二最小状态。通过在监测信道上保持高反差，可以在信号信道上保持高隔离。

光源82可以是任何合适的类型，但作为举例，例示了激光二极管，用以提供具有窄线宽的光信号。本领域的熟练技术人员应该认识到，还可以用LED和带通滤波器来构造光源。在确定光源82的所需波长时，将波长信道中的一条用作参考波长。在图12中，λ₁为参考波长。本领域的熟练技术人员应该认识到任何信道波长都可以用作参考波长。例如，监测光源的所需波长，给出以下参考(信号)信道条件：

参考信道波长，λ₁＝λ_ref＝1550nm

双折射率，Δn_ref/Δn_mon＝0.9，Δn_ref＝0.1如果监测波长位于第一最小状态，那么λ_mon＝λ_ref。但如果监测波长位于第二最小状态，那么由等式3可知，

在等式4中取比值，可以得到以下关系式： $\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{mon}}}{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ref}}}=\sqrt{\frac{3}{15}}\left(\frac{{\left(\mathrm{\Δn}\right)}_{\mathrm{mon}}}{{\left(\mathrm{\Δn}\right)}_{\mathrm{ref}}}\right)----\left(5\right)$ 因此，求给定方程，上述条件给出监测波长λmon＝770nm。以监测波长770nm提供反差比反馈，可以有效地监测信号信道。剩余信道可以通过已知的查询表或公式来补偿。例如，图7示出了作为波长函数的最佳补偿电压的经验曲线。

监测检测器84可以是任何合适的类型，但作为举例，例示了PIN二极管。本领域的熟练技术人员应该认识到，也可使用雪崩光电二极管(APD)。但是，PIN二极管费用低，对温度敏感低，并且所需的反向偏压低于APD。

在本发明的另一实施例中，在每个象素上安装一个监测器。在此实施例中，每个液晶单元20是细长的。监测检测器84放在波长信道光路的上方或下方。

监测器80如下工作。光源82以监测波长λ_mon发光。偏振器56只允许监测光的一个偏振分量通过。测量偏振光入射到监测信道86上。信道86的工作方式与信号信道相同。如果“断开”，绝热跟踪使光旋转。如果“接通”，则光不旋转。分析器66与偏振器56相同，只允许一个偏振分量通过。检测器84测量从分析器66射出的光。本领域的熟练技术人员应该认识到，如果在施加电压补偿的情况下监测信道86未能使入射监测光旋转理想的90°，那么光将入射到检测器84上。检测器与处理器300相连(连接未图示)。因此，光监测器80向电子控制器30中的处理器300提供反馈(参见图10)。处理器300可以选择调节LUT 304以改变偏压，或者调节温度补偿模块34以改变工作温度。处理器300可以调节这两种因素。

监测器80和电子控制器30补偿LC器件20因老化而产生的变化。例如，极端温度循环会导致LC厚度变化，致使最佳温度偏移。因此，必须调节驱使各种信道至最小状态所需的补偿参数。监测器80提供消光比监测。因此，可以立即检测到信道内串扰的任何增加，并且将采取纠正措施，以保持低的信道内串扰。在这样做时，处理器300执行一个最小化程序。参照图3，最小状态曲线因老化已经移动。因此，处理器300将改变断开电压而找到最小状态。然后，例如利用图5，处理器300将计算剩余波长信道的值。如果处理器300找不到最小状态，那么它将发出报警信号，表示已严重出错。

本领域的熟练技术人员应该认识到，上述重构光学开关10的能力为更复杂的网络诊断技术提供了维护和容错。利用上述监测功能，网络管理者可以得知网络中每个开关的状态。如果一给定开关10超出容许，那么可以重构光学开关10，无需将其离线。切换和补偿电子设备30的诊断功能还可以确定开关10是否处于非法状态，或者正处于一个严重故障状态或只是一个性能劣化状态。这种类型的警告在容错交换环或网状网络中是没有价值的。当发生严重故障时，在故障开关周围重新为通信选择路由。另外，所产生的报警还可以用来向维修人员发出维修和/或更换命令。

对本领域的熟练技术人员来说，很容易在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种变化和改变。因此，本发明试图覆盖这些改变和变化，只要它们落在后附权利要求书及其等效技术方案的范围内。

Claims (63)

1.一种引导光信号的光学器件，其特征在于，包括：

液晶元件，用于调制光信号，所述液晶元件用断开状态时的消光比来表征；和

电压控制器，它与所述液晶元件相连，为断开状态下的液晶元件提供偏压，驱使所述消光比达到一最小状态。

2.如权利要求1所述的光学器件，其特征在于，电压控制器根据光学器件的环境温度和光信号的波长改变偏压，驱使消光比达到所述最小状态。

3.如权利要求2所述的光学器件，其特征在于，液晶元件的厚度为“d”，该厚度使最小状态出现在大于光信号最长工作波长的波长以及大于光学器件最高工作温度的温度下。

4.如权利要求3所述的光学器件，其特征在于，消光比定义为：

，并且最小状态出现在下述情况下：

，其中m为整数。

5.如权利要求1所述的光学器件，其特征在于，消光比大于40dB。

6.如权利要求1所述的光学器件，其特征在于，消光比大于50dB。

7.如权利要求1所述的光学器件，其特征在于，液晶元件是一个由液晶单元组成的矩阵，每个所述液晶单元调制一个信号信道。

8.如权利要求7所述的光学器件，其特征在于，光信号包括多个波长，所述多个波长中的每个波长对应于一个信号信道。

9.如权利要求8所述的光学器件，其特征在于，电压控制器还包括：

电压调制器，它与液晶单元阵列相连，并且以单独可控的方式连接每个液晶单元，以便为一个单元提供偏压，驱使该液晶单元达到一最小状态；

查询表，它与所述电压调制器相连，用于为每个单独可控的连接提供偏压值，所述查询表为每个波长并在工作温度范围内存储作为波长和温度函数的偏压值；

温度传感器，它与光学器件相连，用于测量光学器件的环境温度；和

处理器，它与所述温度传感器、所述查询表和所述电压调制器相连，用于连续监测所述环境温度，并将来自所述查询表的所述偏压值传递给所述电压调制器。

10.如权利要求9所述的光学器件，其特征在于，最小状态是消光比大于40dB。

11.如权利要求10所述的光学器件，其特征在于，消光比大于50dB。

12.如权利要求9所述的光学器件，其特征在于，还包括信道监测器，用于监测液晶元件的消光比，所述信道监测器包括：

液晶切换单元矩阵中的一个监测切换单元；

监测光源，它与位于所述监测切换单元第一侧的所述监测切换单元耦合，用于将监测光信号传播通过所述监测切换单元；和

检测器，它与监测切换单元的第二侧耦合，用于检测所述监测光信号，产生一监测信号。

13.如权利要求12所述的光学器件，其特征在于，处理器用监测信号确定监测信道的消光比。

14.如权利要求12所述的光学器件，其特征在于，处理器用监测信号判断偏压值是否对应于最小状态。

15.如权利要求14所述的光学器件，其特征在于，处理器根据监测信号调节查询表中的偏压值。

16.如权利要求12所述的光学器件，其特征在于，还包括温度补偿模块，该模块与处理器相连，在处理器的监督下调节光学器件的环境温度。

17.如权利要求16所述的光学器件，其特征在于，当调节光学器件的环境温度时，处理器使用监测信号。

18.如权利要求9所述的光学器件，其特征在于，单元偏压是均方根电压值。

19.如权利要求18所述的光学器件，其特征在于，单元偏压是交流电压。

20.如权利要求19所述的光学器件，其特征在于，单元偏压是脉幅调制信号。

21.如权利要求19所述的光学器件，其特征在于，单元偏压是方波。

22.如权利要求19所述的光学器件，其特征在于，单元偏压是正弦波。

23.如权利要求19所述的光学器件，其特征在于，单元偏压是脉宽调制信号。

24.如权利要求8所述的光学器件，其特征在于，还包括：

至少一个输入端，用于接收来自网络的光信号；

至少一个输出端，用于将输出光信号发送给所述网络；

输入双折射光学系统，它与所述至少一个输入端和液晶阵列相连，用于将光信号转换成多个信号信道，每个液晶开关单元根据单元开关状态切换一个信号信道，以产生一个信号信道输出；和

输出双折射光学系统，它与液晶阵列相连，用于根据所述单元开关状态将所述信号信道输出多路复用成一个正交偏振输出分量或一个平行偏振输出分量，并且根据偏振状态，将所述正交偏振输出分量和所述平行偏振输出分量引导到所述至少一个输出端。

25.如权利要求24所述的光学器件，其特征在于，输入双折射光学系统将光信号分束成一个正交偏振分量和一个平行偏振分量，并且将所述正交偏振分量和所述平行偏振分量复用分离成多个波长。

26.如权利要求25所述的光学器件，其特征在于，至少一个输入端包括一个输入端和一个添加端，所述添加端包括通过液晶元件和输入双折射光学系统与多个信号信道交织的波长信道。

27.如权利要求24所述的光学器件，其特征在于，至少一个输出端包括一个输出端和一个去除端，所述去除端包括通过液晶元件和输出双折射光学系统从多个信号信道中去除的波长信道。

28.如权利要求24所述的光学器件，其特征在于，至少一个输入端包括N个输入端，至少一个输出端包括N个输出端，其中N是整数。

29.如权利要求28所述的光学器件，其特征在于，液晶矩阵是N×M矩阵，其中M是信号信道的整数个数。

30.如权利要求1所述的光学器件，其特征在于，根据光信号的偏振状态切换光信号。

31.如权利要求30所述的光学器件，其特征在于，偏压造成液晶元件旋转光信号之偏振状态大致90°的角度。

32.如权利要求31所述的光学器件，其特征在于，当不加偏压时，液晶元件使光信号偏振状态的旋转角度不等于90°。

33.如权利要求30所述的光学器件，其特征在于，电压控制器为液晶元件提供接通状态电压，致使液晶元件不旋转光信号的偏振状态。

34.如权利要求33所述的光学器件，其特征在于，接通状态电压不是光信号波长或光学器件温度的函数。

35.如权利要求1所述的光学器件，其特征在于，还包括信道监测器，用于监测液晶元件的消光比，所述信道监测器包括：

监测光源，它位于液晶元件的第一侧，用于引导监测光信号通过液晶元件；

检测器，它位于液晶元件的第二侧，用于检测从液晶元件出射的监测光信号，所述检测器产生一监测输出信号；和

处理器，它与所述检测器相连，用监测输出信号检测液晶元件至少一个特性的变化。

36.如权利要求35所述的光学器件，其特征在于，处理器驱动电压控制器，并根据所述至少一个特性、光信号的波长以及环境温度，为电压控制器提供一预定的偏压。

37.如权利要求36所述的光学器件，其特征在于，响应于检测到液晶元件至少一个特性的变化，处理器调节偏压。

38.如权利要求37所述的光学器件，其特征在于，至少一个特性包括液晶元件的厚度变化。

39.如权利要求37所述的光学器件，其特征在于，至少一个特性包括因液晶元件老化而导致的消光比、温度和波长之间的关系。

40.如权利要求35所述的光学器件，其特征在于，信道监测器还包括：

温度传感器，用于监测光学器件的环境温度；和

温度补偿模块，它与处理器相连，在处理器的监督下调节光学器件的所述环境温度。

41.一种在光学器件中引导光信号的方法，所述光学器件包括用于切换光信号的液晶元件，所述液晶元件用断开状态时的消光比来表征，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

为液晶元件提供一厚度，该厚度使最小状态出现在大于光信号最大工作波长的最大波长以及大于光学器件最大工作温度的最大温度下；以及

在断开状态下为液晶元件提供一偏压，驱使消光比达到一最小状态，这里光信号的波长小于最大波长，环境温度小于最大温度。

42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述液晶元件是一个由单独可控的液晶单元组成的矩阵，其中液晶单元用于切换单一波长光。

43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，光信号包括多个波长，所述多个波长的每一个对应于单独可控液晶单元中的一个。

44.如权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

测量光学器件的环境温度；

提供一个与所述电压调制器相连的查询表，用于为每个液晶单元提供单元偏压值，所述查询表将偏压值作为波长和所述环境温度的函数存储来；和

向一单元提供偏压，驱使该液晶单元达到一最小状态，所述单元偏压对应于液晶单元的波长和所述环境温度。

45.如权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

引导监测光信号通过监测液晶单元，所述监测液晶单元是单独可控液晶单元中的一个；

检测从监测液晶元件射出的监测光信号，产生一监测输出信号；以及

确定监测输出信号的消光比。

46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

评估监测输出信号，当监测输出信号的消光比超过一预定水平时，检测液晶元件至少一个特性的变化；和

根据所述检测到的变化，调节所有的查询表中的偏压值。

47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，调节步骤还包括以下步骤：

调节监测液晶单元的单元偏压，以找出最小状态；和

根据所述最小状态，调节所有的所述单独可控液晶单元。

48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，调节步骤还包括下述步骤：当监测液晶单元不能调节到最小状态时，发出一个严重故障状态信号。

49.一种用于引导光信号的光学器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供用于切换光信号的液晶元件，所述液晶元件的厚度“d”使消光比的最小状态出现在大于光信号最大工作波长的波长以及大于光学器件最大工作温度的温度下；和

提供与所述液晶元件相连的电压控制器，在所述断开状态下，所述电压控制器为所述液晶元件提供一偏压，对于短于所述最大工作波长的工作波长和低于所述最大工作温度的温度，驱使所述消光比达到所述最小状态。

50.如权利要求49所述的光学器件制造方法，其特征在于，消光比定义为，并且最小状态出现在下述情况下：

，其中m为整数。

51.如权利要求49所述的制造光学器件的方法，其特征在于，提供电压控制器的步骤还包括以下步骤：

提供与液晶单元阵列相连的电压调制器，其中所述电压调制器以独立可控方式与每个液晶单元连接，以便为一个单元提供偏压，驱使该液晶单元达到最小状态；

提供与所述电压调制器相连的查询表，用于为每个独立可控的连接提供偏压值，所述查询表为每个波长并在工作温度范围内将偏压值作为波长和温度的函数存储起来；

提供与光学器件相连的温度传感器，用于测量光学器件的环境温度；以及

提供与所述温度传感器、所述查询表和所述电压调制器相连的处理器，所述处理器连续监测所述环境温度，并将来自所述查询表的所述偏压值传递给所述电压调制器。

52.如权利要求49所述的光学器件制造方法，其特征在于，还包括下述步骤：提供一信道监测器，用于监测液晶元件的消光比。

53.如权利要求52所述的光学器件制造方法，其特征在于，提供信道监测器的步骤还包括以下步骤：

在液晶元件的第一侧提供监测光源，用于引导监测光信号通过液晶元件；

在液晶元件的第二侧提供检测器，用于检测从液晶元件射出的监测光信号，并产生一监测输出信号；和

提供与所述检测器相连的处理器，所述处理器用监测输出信号检测液晶元件至少一个特性的变化。

54.如权利要求49所述的光学器件制造方法，其特征在于，还包括以下步骤：

提供温度传感器，用于监测光学器件的环境温度；和

提供与处理器相连的温度补偿模块，用于在处理器的监督下调节光学器件的所述环境温度。

55.如权利要求49所述的光学器件制造方法，其特征在于，还包括以下步骤：

提供至少一个输入端，用于接收来自网络的光信号；

提供至少一个输出端，用于将输出光信号发送给所述网络；

提供与所述至少一个输入端和液晶矩阵相连的输入双折射光学系统，所述输入双折射光学系统将光信号转换成多个信号信道，每个液晶开关单元根据单元开关状态切换一个信号信道，以产生一信号信道输出；和

提供与液晶矩阵相连的输出双折射光学系统，所述输出双折射光学系统根据所述单元开关状态，将所述信号信道输出多路复用成一个正交偏振输出分量或一个平行偏振输出分量，并根据其偏振状态将所述正交偏振输出分量和所述平行偏振输出分量引导到所述至少一个输出端。

56.如权利要求55所述的光学器件制造方法，其特征在于，输入双折射光学系统将光信号分成一个正交偏振分量和一个平行偏振分量，并将所述正交偏振分量和所述平行偏振分量复用分离成多个波长。

57.如权利要求55所述的光学器件制造方法，其特征在于，至少一个输入端包括一个输入端和一个添加端。

58.如权利要求55所述的光学器件制造方法，其特征在于，至少一个输出端包括一个输出端和一个去除端。

59.如权利要求55所述的光学器件制造方法，其特征在于，至少一个输入端包括N个输入端，至少一个输出端包括N个输出端，其中N是整数。

60.如权利要求59所述的光学器件制造方法，其特征在于，液晶矩阵是N×M矩阵，其中N是网络输入光纤的整数个数，M是信号信道的整数个数。

61.一种用于引导光信号的光学器件，其特征在于，包括：

液晶元件，用于调制光信号，所述液晶元件用断开状态时的消光比表征；和

控制器，它与所述液晶元件相连，用于调节所述断开状态下所述液晶元件的至少一个参数，驱使所述消光比达到一最小状态。

62.如权利要求62所述的光学器件，其特征在于，至少一个参数是偏置电压。

63.如权利要求62所述的光学器件，其特征在于，至少一个参数是环境温度。

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