CN1518679A - 具有与极低偏振有关的损耗和偏振模色散的动态光谱均衡器和波长选择开关 - Google Patents

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Abstract

一种光学***(100)包括偏振光束混合器(112)，用于接收第一和第二组输入光束(124，126)；以及反射空间光调制器(120)，它具有多个独立激励的调制元件(122)，每个单元对应于输入光束的不同波长中的相应的一个波长。在对应波长的调制元件(122)处引导每个输入光束，使第一和第二组输入光束(124，126)从相应的第一和第二入射光路照射到调制元件(122)上。每个调制元件(122)选择地改变输入光束，致使每个组的每个反射的光束的出射光路重叠在另一个组的入射光路上。光束混合器接收反射的光束组，并根据它们的偏振在不同方向上引导它们。

Description

具有与极低偏振有关的损耗和偏振模色散的 动态光谱均衡器和波长选择开关
发明背景
发明领域
本发明涉及光开关和动态光谱均衡器。本发明尤其涉及波长选择开关和利用空间光调制器的动态光谱均衡器。
发明背景
在过去二十年中，光纤已经改变了电信市场。起初，网络设计包括每个通信链路终端处的、相当低速的收发机电子线路。通过把光信号转换成电信号来开关光信号，通过电子方法来开关，并再恢复成光信号。电子开关设备的带宽限制在约10GHz(兆赫兹)。另一方面，在电磁光谱的1550nm(纳米)区域中的单模光纤的带宽是在兆兆赫兹范围中。在带宽的要求按指数律增长的情况下，网络设计师要寻找利用1550nm区域中的可用带宽的方法。
动态光谱均衡器(DSE)和波长选择开关(WSS)通过提供访问和修改个别波长(这些波长是传播在光纤上而无需使用分立的波分多路复用器(WDM)的)的能力，对光网络应用提供有价值的功能。与偏振有关的损耗(PDL)和偏振模色散(PMD)可以使光网络信号的质量严重地降质。在光网络***发展到诸如10兆比特/秒和40兆比特/秒之类的极高数据速率的情况下，PDL和PMD变得更为重要。因此，具有极低PMD和PDL的动态光谱均衡器和波长选择开关是极有价值的。
在共同转让的国际公开WO 01/01173 A1中揭示了提供波长选择开关的几种方法。图1中示出方法中的一种，并在下面讨论。如在图1中所示，WSS 10包括偏振光束分离器32a和32b，它们使来自第一输入光纤(1s，1p)和第二输入光纤(2s，2p)的输入信号分离成它们的平行和正交的信号分量。因此，四个子光束(beamlet)(1s，1p，2s，2p)从光束分离器32a和32b射出。如所描绘的那样，来自第一输入光纤和第二输入光纤(1p，2p)的p偏振分量通过半波片34，从而所有四个子光束(1s，1s，2s，2s)具有相同的偏振状态，并准直光栅38。光栅38对四个子光束传播的波长进行多路分解，以产生波长分集。通过子光束传播的每个波长是独立的通信信道，它传播它自己的信息有效负荷。对于为第一输入光纤定义的每个波长信道，在第二输入光纤中有对应的波长信道。由大体上相同的一组波长占据了第一和第二输入光纤中的对应的波长信道。然而，通过对应的波长信道传播信息有效负荷是困难的。通过在第一和第二光纤之间切换对应的波长信道，各信息有效负荷也在第一和第二光纤之间切换。
然后，从第二光纤信号(2s，2s)得到的两个偏振子光束通过半波片40产生偏振分集。因此，不通过半波片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是p偏振的(2p，2p)。
提供光补偿器42，以使第二光纤波长信道中的第一光纤波长信道的光程相等。光补偿器42还减小了通过光栅38产生的色散。在光补偿器42中通过光栅产生的波长信道的色散比空中的色散要小。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到光束混合器44传播的物理距离要大于不通过光补偿器42传播的两组p偏振波长信道所传播的物理距离。然而，两组s偏振波长信道所经受的色散大体上与两组p偏振波长信道经受的总色散相同。提供光束混合器44来产生入射在聚焦透镜46上的两组相同的重叠波长信道(1s，2p)。通过使每个s偏振波长信道与它的对应的p偏振波长信道重叠，每个经重叠的波长信道包括来自第一光纤波长信道(1s)和第二光纤波长信道(2p)的信息有效负荷。
透镜46把每个经重叠的波长信道聚焦到液晶开关(liquid crystal switch)20中的对应的单元(cell)上，从而把两个相同信息组合并成入射在液晶开关20的对应单元上的一个经重叠的波长信道。
在高电压状态中，液晶开关20的单元的输出处的经重叠波长信道的偏振状态相对于在同一单元的输入处的相同的经重叠波长信道的偏振状态没有改变。在断开电压的状态中，液晶开关单元把(1s，2p)转换成(1p，2s)，从而在液晶开关单元的输出处的经重叠的波长信道的偏振状态相对于液晶开关单元的输入处的相同经重叠波长信道的偏振状态旋转了90°。
输出双折射光学***50与以前描述的输入双折射光学***30是确切地对称的。因此，输出双折射光学***包括结构与偏振光束混合器44相似的偏振光束分离器64；与光补偿器42和半波片40分别相似的光补偿器62以及半波片60；与光栅38相似的光栅48；以及与半波片34相似的半波片54；以及与偏振分离器32a和32b相似的偏振混合器52a和52b。具有这样的设置，当液晶开关20的一个单元处于高电压状态时，第一光纤输出中包括信道(1s，1p)，而第二光纤输出中包括信道(2s，2p)。当单元处于低电压状态时，把信道(2s，2p)***第一光纤输出中，并把信道(1s，1p)***第二光纤输出中。因此，在这种开关状态中，把第一光纤中的波长信道传播的信息开关到第二光纤输出，并且把第二光纤中的对应波长信道传播的信息开关到第一光纤。因为每个波长信道在液晶开关20中只有一个单元，所以可以在一个信道一个信道的基础上进行切换。
在减小PDL中，上述WSS是极有效的，同时还增加消光比和使串扰最小。但是，上述WSS利用相当多数量的部件，增添了WSS的复杂度和费用。
发明概述
根据本发明的第一实施例，一种光学***包括：光束偏振混合器，用于接收第一输入光束组和第二输入光束组，在第一光束组中的每个光束具有不同的波长，并且在第二光束组中的每个光束具有不同的波长以及对应于第一光束组中的一个光束；以及反射空间光调制器，它具有多个单独激励的调制元件，每个单元对应于输入光束的不同波长中相应的一个波长。把每个输入光束导向对应波长的调制元件，使第一组输入光束从第一入射光路照射到对应调制元件上以及第二组输入光束从第二入射光路照射到对应调制元件上。每个调制元件选择地改变输入光束的偏振，并反射输入光束，致使第一组的每个反射光束的第一出射光路重叠在第二入射光路上，而第二组的每个反射光束的第二出射光路重叠在第一入射光路上。根据通过反射空间光调制器选择地给与的光束的偏振，偏振光束混合器接收所反射的第一和第二组光束和使光束朝向不同方向。
根据本发明的另一个实施例，一种动态光谱均衡器包括：偏振光束分离器，用于把输入光束分离成空间上相互独立的第一和第二正交偏振子光束；散射元件，用于把子光束分散成多个子光束对，每个子光束对对应于不同的波长；以及反射空间光调制器，它具有多个单独激励的调制元件，每个单元对应于子光束对中相应的一个子光束对。把每个子光束对导向对应的调制元件，使形成对的两个子光束分别从两个独立的入射光路照射到对应的调制元件上。每个调制元件选择地衰减和反射子光束，致使每个偏振子光束的出射光路重叠在子光束对的另一个偏振子光束的入射光路上。
根据本发明的另一个实施例，一种动态光谱均衡器包括：第一偏振光束分离器，用于把第一输入光束分离成空间上相互独立的第一和第二正交偏振子光束；第一偏振变换器，用于改变第一子光束的偏振，致使第一和第二子光束两者都具有第一偏振；第一散射元件，用于把第一和第二子光束中的每一个分离成对应于不同波长的相应的第一和第二组分量子光束，第一组中的每个分量子光束在第二组中相同波长处具有对应的分量子光束；第二偏振光束分离器，用于把第二输入光束分离成空间上相互独立的第三和第四正交偏振子光束；第二偏振变换器，用于改变第三和第四子光束中之一或两者的偏振，致使第三和第四子光束两者都具有与第一偏振对立的第二偏振；第二散射元件，用于把第三和第四子光束中的每一个分散成对应于不同波长的相应的第三和第四组分量子光束，第三组中的每个分量子光束在第四组中相同波长处具有对应的分量子光束；偏振光束混合器，用于合并第一和第三组分量子光束和第二和第四组分量子光束；以及反射空间光调制器，它具有多个单独激励的调制元件，每个单元对应于分量子光束的不同波长中相应的一个波长。把每个合成子光束导向对应波长的调制元件，使第一和第三组的分量子光束从第一入射光路照射到对应的调制元件上，而使第二和第四组的分量子光束从第二入射光路照射到对应的调制元件上。每个调制元件选择地衰减和反射入射分量子光束，致使第一和第三组的每个反射的分量子光束的第一出射光路重叠在第二入射光路上，而第二和第四组的每个反射的分量子光束的第二出射光路重叠在第一入射光路上。
根据本发明的另一个实施例，一种波长选择开关包括：第一偏振光束分离器，用于把第一输入合成光束分离成在空间上相互独立的第一和第二正交偏振合成子光束；第一偏振变换器，用于改变第一合成子光束的偏振，致使第一和第二合成子光束两者都具有第一偏振；第一散射元件，用于把第一和第二合成子光束中的每一个分离成对应于不同波长的相应的第一和第二组分量子光束，第一组中的每个分量子光束在第二组中相同波长处具有对应的分量子光束，并且每个如此的分量子光束对构成信道信号对；第二偏振光束分离器，用于把第二输入合成光束分离成空间上相互独立的第三和第四正交偏振合成子光束；第二偏振变换器，用于改变第三和第四合成子光束中之一或两者的偏振，致使第三和第四合成子光束两者都具有与第一偏振对立的第二偏振；第二散射元件，用于把第三和第四合成子光束中的每一个分离成对应于不同波长的相应的第三和第四组分量子光束，第三组中的每个分量子光束在第四组中相同波长处具有对应的分量子光束，并且每个如此的分量子光束对构成信道信号对；偏振光束混合器，用于合并第一和第三组分量子光束和第二和第四组分量子光束；以及反射空间光调制器，它具有多个单独激励的调制元件，每个单元对应于分量子光束的不同波长中相应的一个波长，从而每个对应于来自第一输入合成信号的信道信号对和来自第二输入合成信号的信道信号对。把每个合成子光束导向对应波长的调制元件，使第一和第三组的分量子光束从第一入射光路照射到对应的调制元件上，而使第二和第四组的分量子光束从第二入射光路照射到对应的调制元件上。每个调制元件选择地改变入射分量子光束的偏振，致使两个照射信道信号对具有不同的偏振。反射空间光调制器还反射入射分量子光束，致使第一和第三组的每个反射的分量子光束的第一出射光路重叠在第二入射光路上，而第二和第四组的每个反射的分量子光束的第二出射光路重叠在第一入射光路上。
通过对连同权利要求书和附图的本发明说明书的描述，熟悉本技术领域的人员会明白或理解在下面的详细描述中将陈述的本发明的另外的特征和优点。
要理解，上述说明只是本发明的示例，打算为权利要求书所定义的本发明的特性和特征的理解提供一个综述。包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且结合这些附图构成本说明书的一部分。附图示出本发明的各种特征和实施例，附图和其说明书相结合的作用是说明本发明的主题和操作。
附图简述
附图中：
图1是传统波长选择开关的图；
图2是根据本发明的第一实施例构成的光学***的图；
图3是图2示出的光学***的一部分的侧视图；
图4是根据本发明的第二实施例构成的光学***的图；
图5是根据本发明的第三实施例构成的光学***的图；
图6是根据本发明的第四实施例构成的光学***的图；
图7是可以用于本发明的光学***的反射液晶装置的前正视图；
图8是图7中示出的反射液晶装置沿线VIII-VIII取得的截面图；
图9A到9C是示出图7和8中示出的第一形式的液晶装置的液晶分子取向图；
图10是示出根据图7和8中所示的液晶装置的第一和第三形式的第一实施的入射和反射光束的偏振状态的透视图；
图11是图7和8中所示的第一形式液晶装置的两种不同结构的衰减对施加电压的曲线图；
图12是示出根据图7和8中所示的各种形式液晶装置的第二结构的入射和反射光束偏振状态的透视图；
图13是图7和8中所示的第一形式液晶装置的两种不同结构的衰减对施加电压的曲线图；
图14A到14C是示出图7和8中所示的第二形式液晶装置中的液晶分子的取向图；
图15是示出根据图7和8中所示的第二形式液晶装置的第一结构的入射和反射光束偏振状态的透视图；
图16是图7和8中所示第二形式液晶装置的两种不同结构的衰减对施加电压的曲线图；
图17是图7和8中所示的第二形式液晶装置的两种不同结构的衰减对施加电压的曲线图；
图18A到18C是示出图7和8中所示的第三形式液晶装置中的液晶分子的取向图；
图19是图7和8中所示的第三形式液晶装置的两种不同结构的衰减对施加电压的曲线图；以及
图20是图7和8中所示的第三形式液晶装置的两种不同结构的衰减对施加电压的曲线图。
较佳实施例的详述
下面描述可以构成动态光谱均衡器(DSE)或波长选择开关(WSS)的、本发明的光学***的多种实施例。然而，可以理解，可以在与DSE或WSS具有不同功能的其它光学部件中使用本发明光学***的各个方面。光学***的第一实施例是DSE，并在图2中示出。图2中示出的所描绘的光学***100包括耦合到输入光纤104、输出光纤106以及公共光纤108的循环器102。输入光纤104把输入合成光光束提供给循环器102，循环器102在公共光纤108上使这个输入合成光束实质上无泄漏地输出到输出光纤106。如下进一步描述，光的光束通过公共光纤108在两个方向上传播。通过公共光纤108由循环器102接收的光的光束通过循环器102在公共光纤108上实质上无泄漏地输出到输入光纤104。在离开循环器102的公共光纤108的相对终端处提供透镜110。透镜110使从公共光纤108提供的输入合成光光束准直，同时对它从相对方向接收的经准直的光束进行聚焦和把这种光束耦合到公共光纤108，用于传播到循环器102。
光学***100进一步包括偏振光束分离器/混合器112，它把输入合成光光束分离成两个在空间上独立的、正交地偏振的第一和第二合成子光束。在第一和第二正交地偏振的合成子光束中之一的光路中提供偏振变换器(即，偏振器或延迟器)114，以便把该合成子光束的偏振改变成与另一个合成子光束的偏振相同。提供散射元件116，使第一合成子光束在空间上分散成第一组空间上分离的分量子光束，并把第二合成子光束在空间上分散成第二组空间上分离的分量子光束。第一组的每个分量子光束对应于第一输入合成子光束的不同通信信道，如同第二组的每个分量子光束那样。第一组中的每个分量子光束在第二组中相同波长处具有对应的分量子光束，它们一起构成“信道对”。
假定图2是光学***的顶视图，图3是侧视图，示出通过散射元件116的分量信号空间分离。可以理解，可以使偏振在与散射元件116的分散的平面相同的平面中分离，或在垂直于散射元件116的分散的平面中分离。为了示例的目的，示出六个不同的分量信号。然而，可以理解，分量信号的数目与输入和输出光纤传播的信道数目有关。如在图2和3中所示，提供透镜118，用于把每个分量子光束聚焦到反射空间光调制器的对应的调制元件122上。如下进一步详细描述，可以独立地激励反射空间光调制器120的每个调制元件122，以便选择地调制每个子光束，以致它在输出光纤处收集之后的比例功率处于所要求的值。此外，构造光学***，致使第一组分量子光束按等于和相反于第二组分量子光束的角度的一个角度聚焦到光调制器120的反射表面上。因此，如在图2中所示，在反射空间光调制器120处沿第一入射光路124引导的第一组分量子光束反射到与第二组分量子光束的第二入射光路126重叠的第一出射光路上。同样，反射空间光调制器120把第二组分量子光束反射到重叠在第一入射光路124上的第二出射光路上。然后通过透镜118使经反射的第一和第二组分量子光束准直，并引导回散射元件116，散射元件把每一组经反射的分量子光束再合并成第一和第二经反射的合成子光束。然后，偏振变换器114改变经反射合成子光束中之一的偏振，致使两个经反射的合成子光束相对于彼此是正交地偏振的。然后，偏振光束分离器/混合器112合并两个经反射的合成子光束，并且它把重叠的子光束引导到透镜110，透镜110把所产生的输出合成光束耦合到公共光纤108，公共光纤108依次把输出合成光束提供给循环器102，循环器102使输出合成光束在输出光纤106上输出。
偏振光束分离器/混合器112可以是一对光束偏振分光器。另一方面，可以利用其它偏振光束分离器，包括，但是不限于，双折射片、偏振棱镜以及偏振分光块。偏振变换器114可以是，但是不限于，延迟板、晶体旋转器或液晶。散射元件116可以是，但是不限于光栅、棱镜或网格镜(grism)。反射空间光调制器120可以是，但是不限于，反射液晶显示器、象素化双折射晶体阵列、MEM器件以及可变滤色镜的阵列。
对于许多应用，希望得到极高消光阻塞(例如，35dB或更高)的DSE，以致它可以较高程度地阻塞部分光谱。实际上，当使用反射偏振调制器作为反射空间光调制器120时，对于可用于图2示出的方法的部件的质量限制会阻止得到极高消光。
图4示出本发明的第二实施例，它是与高消光、极低偏振有关的DSE 150。除了已经在透镜118和反射空间光调制器120之间添加附加的偏振器155之外，DSE 150具有与图2和3中示出的结构近似相同的结构。应该注意，可以把偏振器155放置在偏振变换器114和反射空间光调制器120之间的任何地方。偏振器155的作用是增加到反射空间光调制器120的输入光束的偏振纯度和提高来自反射空间光调制器120的输出光束的偏振滤波。偏振器155可以是，但是不限于，偏振棱镜、聚合物线性偏振器、极化的(polarcor)线性偏振器、或一个或多个Brewster板。反射空间光调制器120可以是，但是不限于，反射液晶装置或象素化双折射晶体阵列。
通过添加图5中示出的附加部件可以把图2和3中示出的光学***容易地转变成WSS，图5示出根据本发明第三实施例的光学***200。特别，可以添加耦合到第二输入光纤204、第二输出光纤206以及第二公共光纤208的第二循环器202。相似地，可以在第二公共光纤208的输出和第二偏振光束分离器212之间提供第二透镜210。可以分别按构成第一循环器102、第一透镜110、以及第一偏振光束分离器112的相同方式来构成第二循环器202、第二透镜210以及第二偏振光束分离器212。因此，第二偏振光束分离器212把从第二输入光纤204接收的第二输入合成光束分离成空间上独立的、正交地偏振的第三和第四合成子光束。
在第三和第四合成子光束中之一的光路中提供第二偏振变换器214，以便改变其偏振使之与这两个合成子光束中的另一个子光束的偏振相同。放置相似于散射元件116的第二散射元件216。以便把第三和第四合成子光束分散成相应的第三和第四组分量子光束。
与图2中示出的结构不同，在所有第三和第四组分量子光束的光路中提供第三偏振变换器218，以便把来自第二输入光纤204的子光束的偏振改变成与来自第一输入光纤104的那些子光束的偏振具有相反的偏振。然后通过偏振光束混合器220使来自第一和第二输入光纤的相反偏振的分量子光束合并，致使第一组分量子光束与第三组分量子光束重叠，并且第二和第四组分量子光束相互重叠，然后按与上面相对于图2和3描述的方法相似的方法把所有子光束组引导到透镜118。透镜118把子光束组聚焦到反射空间光调制器120的对应的调制元件122上。在第一和第三组分量子光束的对应的调制元件122处沿第一入射光路124按相对于反射空间光调制器120的反射表面的一个角度来引导第一和第三组分量子光束，以便具有重叠在第二和第四组分量子光束的第二入射光路126上的出射光路。同样，第二和第三组分量子光束具有重叠在第一和第三组分量子光束的入射光路124上的出射光路。然后通过透镜118准直输出的经反射的分量子光束，并且接着通过光束偏振混合器220分离。
当把图5中示出的和上述的光学***200配置成如WSS那样操作时，在第一输入光纤104上的第一输入合成光束输入***200从第一输入光纤到循环器102传播，它依次把光束传播到公共光纤108，实质上没有泄漏地到输出光纤106。然后透镜110实质上准直在公共光纤108上的第一输入合成光束，并且然后通过第一偏振光束分离器112分离成正交地偏振的第一和第二合成子光束。第一偏振变换器114把第二合成子光束的偏振改变成与第一合成子光束的偏振相同。然后第一和第二合成子光束入射在散射元件116上，散射元件116输出传播方向取决于第一和第二组分量子光束的第一和第二组分量子光束。这些第一和第二分量子光束通过偏振光束混合器220，并通过透镜118聚焦，致使它们在反射空间光调制器120处在空间上分离，以及致使它们的聚焦实质上与反射空间光调制器120的反射表面重合。如上所述，配置***，致使在反射空间光调制器120处沿第一入射光路124引导第一组分量子光束致使沿重叠于第二组分量子光束的第二入射光路126的第一出射光路射出反射空间光调制器120。同样，第二组分量子光束沿与第一组分量子光束的第一入射光路124重叠的第二出射光路射出反射空间光调制器。分量子光束组再次通过透镜118，并且再次导向偏振光束混合器220。
对于WSS，反射空间光调制器120最好是反射偏振调制器。因此，可以选择地激励(或去激励)每个调制元件122以使相应的入射分量子光束的偏振旋转。当去激励(或激励)时，入射子光束的偏振状态保持相同。因为对于每个信道(即，波长)提供一个调制元件122，因此对于来自第一和第二组的每对分量子光束，反射空间光调制器120可以选择地和独立地影响每个信道。
对于从第一输入光纤104始发的、以相同的偏振离开反射空间光调制器120的那些分量子光束，子光束通过偏振光束混合器220向第一散射元件116传播，最终向第一输出光纤106传播。然而，对于通过反射空间光调制器120的调制元件122旋转偏振的那些分量子光束，偏振光束混合器220把这些分量子光束再引导到第三偏振变换器218、散射元件216和最终到第二输出光纤206。每个散射元件116和216把分量子光束的两个入射组再合并成两个合成子光束。然后第一和第二偏振变换器旋转两个分量子光束中之一的偏振以致它们是正交地偏振的，而第一和第二偏振光束分离器112和212合并两个正交地偏振的子光束以形成单个输出合成光束。然后透镜110和210对输出合成光束聚焦，以便把光束耦合到公共光纤108和208。然后循环器102和202分别把输出合成光束引导到第一输出光纤或第二输出光纤，实质上无泄漏地引导到输入光纤。
熟悉本技术领域的人员会明白，在第二输入光纤204上的第二输入合成光束通过上述单元传播，并且在通过光束偏振混合器220再引导之前分离成第三和第四组分量子光束。对于WSS，当入射在反射空间光调制器120上时，第一和第三组分量子光束是确切地相互重叠的。同样，第二和第四组分量子光束是重叠的。因此，对于给定的波长信道，当相应的调制元件122不旋转入射子光束的偏振时，从第一输入光纤104始发的子光束在第一输出光纤106上射出光学***，而从第二输入光纤204始发的子光束在第二输出光纤206上射出。然而，当相应的调制元件122旋转入射光束的偏振时，从第一输入光纤104始发的子光束在第二输出光纤206上射出光学***，而在第二输入光纤204上始发的在相应波长处的子光束在第一输出光纤106上射出***。因此，可以独立地切换在输入光纤上传播的每个信道。
可以按许多不同方法来修改光学***200，以便执行双DSE的功能。在这种双DSE中，反射空间光调制器可能仍是反射偏振调制器，然而，可以把它调谐到中间值或可以由空间光调制器来代替，所述空间光调制器能使包括，但是不限于，可变衰减、可变非准直以及可变波前差错等的某些其它能力与偏振调制能力结合。在这种***中，在第一输入光纤104上的输入光束始终在第一输出光纤106上射出，除非反射空间光调制器120有效地把它们消除。相似地，除非被有效地消除，在第二输入光纤204上的第二输入光束始终在第二输出光纤206上输出。
产生在图5中示出的使用光学***200的双DSE的另一个方法是准直透镜110和210，致使从输入光纤104和204始发的光束在反射空间光调制器120处实质上不重叠。这允许独立地调制两个输入，并使信号信噪比上一个输入的衰减对丢弃功率的影响与另一个输入的衰减对丢弃功率的影响减小到接近零。对于如此的双DSE，反射空间光调制器可以是任何反射空间光调制器，这种反射空间光调制器能启动可变衰减、可变不准直、波前差错的可变引入、偏振调制或允许到达输出光纤的光强度得以衰减的任何其它效应。这种反射空间光调制器120的例子包括，但是不限于，反射液晶装置、象素化双折射晶体阵列、MEM器件以及可变滤色镜的阵列。
偏振光束混合器220可以是诸如图5中所描绘的偏振光束合并棱镜。为了便于表示，已经说明所描绘的偏振光束合并棱镜为对于从第二输入光纤204始发的输入子光束产生空间偏移和180°方向改变。实际上，为了这个目的，可以使用任何偏振光束混合器，只要该偏振光束混合器产生足以允许从第一和第二输入光纤来的输入光束相互重叠的空间或角度偏移。这种偏振光束混合器包括，但是不限于，双折射片、偏振棱镜和偏振分光块。对于某些偏振调制器，可能要求输入子光束实质上全部共享正交偏振的相同组。既然是这样，其有利之处在于与偏振光束合并棱镜的偏振表面垂直的表面实质上平行于散射元件的分散表面。
当利用反射空间光调制器(它具有在反射平面处或接近反射平面处的双折射材料和非双折射材料之间的界面)时，这个界面导致返回反散，所述返回反射具有与从所有非双折射材料之间的界面来的返回反射正交的分量。这个正交分量经常限制了消光。
图6示出本发明的第四实施例，它是具有放置在透镜118和反射空间光调制器120之间的附加延迟器255的、与高消光、极低偏振有关的WSS或双DSE250。当在透镜118和反射空间光调制器120之间的附加延迟器255的值接近于，但是不是确实为，装置中使用的波长的四分之一波长时，可以按如此的方法调谐反射空间光调制器的电压，实质上消除了与所有其它返回反射正交的、离开双折射表面的返回反射的分量。此外，因为延迟器255是接近四分之一波长的，所以通过延迟器255实质上消除了返回到接收该输出的光纤的所有其它返回反射。实际上，这种补偿方法能够持续地得到实质上大于40dB的隔离。应该注意，还可以把附加的延迟器255放置在透镜118和偏振光束混合器220之间以得到相同的结果。还要注意，在图4中示出的单个DSE实施例中可以使用附加的延迟器255以把它的隔离改进到实质上大于40dB。
通过对图1示出的透射WSS与图5或6中示出的反射WSS的比较，可以明白，通过利用反射光学几何，明显地减小了***的部件数和复杂度。本发明的光学***的一个重要的特征是把输入光束***成按相同的光路但是不同方向传播的两个偏振分量。因为导致损耗、相移和时间延迟的光学效应一般与传播方向无关，所以这保证了PDL和PDM是极低的。
如上所述，反射空间光调制器120可以具有各种结构而不偏离本发明的精神和范围。下面描述使用液晶(LC)器件构成的三种不同形式的反射空间光调制器。在与本申请相同日期提出的、题为“HIGH CONTRAST REFLECTIVE LCD FORTELECOMMUNICATIONS APPLICATIONS”的共同转让的PCT专利申请第＿＿号中也描述了下面描述的反射空间光调制器120的LC实施。
图7和8示出较佳LC装置300的一般结构。如下进一步说明，对于三种形式的反射空间光调制器中的每一种，利用相同的一般物理结构。
如在图7中所示，反射LC装置300包括透明的第一衬底302，它具有至少一个光束入射在其上的第一表面以及与第一表面对立的第二表面。LC装置300进一步包括具有第一和第二表面的第二衬底，其中第二衬底304的第一表面与第一衬底302的第二表面相对立。透明第一电极层306(见图8)被支撑在第一衬底302的第二表面上。如这里所使用，短语“被支撑在...上”应该不只是指在支撑表面上直接放置了被支撑层的情况，而且还指被支撑层和支撑表面/结构之间存在中间层的情况。第二电极层308被支撑在第二衬底304的第一表面上。第一准直层310被支撑在第一衬底302的第二表面上，同时第二准直层312被支撑在第二衬底304的第一表面上。把LC介质315放置在第一电极层306和第二电极层308之间。使电极层306和308中至少一个形成图案，以便定义多个独立激励的液晶单元320，定每个液晶单元的大小使之接收输入光光束中之一。根据第二衬底304是否已经是反射性的，或第二衬底304是否在它的表面中之一上载有反射层，可以由反射材料或可以由透明材料构成第二电极层308。
液晶单元320最好可独立地操作，以根据所施加的电压在半波和零延迟状态之间改变。下面相对于各种形式来进一步描述实现这个的方式。第二衬底304不必定是透明的，只要电极308是反射性的，或否则只要在第二衬底304的第一表面上提供反射涂层。如果衬底304是透明的，并且电极308是透明的，则可以把反射涂层施加于衬底304的后面第二表面。还应该注意，可以用单种材料来构成电极308，或可以用不同材料的一系列子层来构成电极308，以便加强电极材料对第二衬底或对器件的其它层的粘合性。
参考图7和8，第一衬底302和第二衬底304是隔开的，并在衬底302和304的重叠部分的周围附近提供密封322，以定义它们之间的密封容器。在密封122中，或否则在衬底302和304之间，可以放置衬垫(未示出)，以保持均匀的间隔。在密封122中提供小孔324，以便使用已知真空填充技术用LC介质315来填充容器。然后可以把UV(紫外线)可固化的插头326***孔中，以防止LC介质从LC装置中泄漏。
如在图7中所示，可以使第一衬底302相对于第二衬底304横向偏移，以便暴露电极306和308，用于电气耦合到装置驱动电路(未示出)。驱动电路可以独立地把电压施加于有图案的电极，因此该电压跨越LC单元320的每一个。如上所述，电极306或308可以是有图案的，或另一方面，两个电极都可以有图案。可以进一步理解，如果需要，可以独立地密封LC单元320的每一个。然而，一般，如此的独立密封是不需要的，而且会使装置的制造不适当地复杂化。
在下面描述的每一种形式中，LC装置可以进一步包括放置在第一电极306和LC介质315之间的第一保护层328。相似的第二保护层330可以同样地施加于电极308和LC介质315之间。保护层的作用是防止电子流通过LC介质315。
可以使用下列过程来制造上面描述的和在图7和8中示出的LC装置。首先，在两个衬底302和304中的每一个上沉积电气导电层。施加于衬底302的导电层应该是透射性的，以便提供透明的导电电极306。透明的导电层306可以是二氧化铟锡(ITO)或如何其它合适的材料。应该注意，涂复ITO的玻璃衬底是可大批量得到的。施加于第二衬底304的导电层最好是反射性的。合适的材料包括诸如金、白金、银、铂、铬以及它们的合金之类的金属。
一旦把导电层施加于衬底302和304，就可以使导电层中之一形成图案，或另一方面，可以使两者都形成图案，以提供多-象素LC装置。可以利用干蚀刻和湿蚀刻两种技术。
在已经施加电极306和308和在需要处形成图案之后，可以分别在电极306和308上施加保护层328和330。保护层防止电子从电极进入LC介质315，并且还有助于把准直层310和312的准直化合物粘合到电极上。保护层328和330的合适材料包括三氧化二铝(Al2O3)和二氧化硅(SiO2)。
接着，分别把准直层310和312沉积在保护层328和330上。如下所述，对准层可以是异族的(homeotropic)或同族的。对于同族的准直层，聚酰亚胺是沉积的典型材料。对于异族的准直层，可以使用诸如聚顺丁烯二酐-1-十八烯以及某些类型的聚酰亚胺(诸如SE-1211)之类的共聚物。在沉积对准层之后，一般对它们进行摩擦，以便提供具有取向选择的LC分子。对于下面描述的形式中的每一种，在按相对于入射和出射光光束的偏振具有45度角度的相反的方向上摩擦准直层310和312。
下一步是把胶水和衬垫的混合物分配给衬底中之一以形成密封122。可以使衬垫散开在施加胶水和衬垫混合物的衬底的整个表面上。这些衬垫可以是光学上透明的或可以由将溶解在LC介质中的材料构成。然后把另一个衬底放置在其它衬底的上面，并在样品上施加压力而使胶水固化，以保证间隙与衬垫具有相同的尺寸。如上所述，在胶水形式/密封122中可以留下一个开口，以另外允许把LC介质分散在密封的容器中。可以把LC介质真空-填充到衬底之间的间隙中。在填充LC介质之后，可以把胶水或某些其它形式的插头***开口。
最好配置LC装置使之具有相当小的视角(约4度)，以及极高的反差比(大于10,000∶1)。对于本发明的LC装置的一个附加要求技术规格是在所有衰减和开关配置上的与偏振有关的损耗(PDL)小于0.2dB。通过对产品设计利用基于反射的光学几何可以达到这个规格。如上所述，通过在LC装置中利用反射电极或其它层或衬底可以达到这个规格。
相对于反差比，限制因子是在LC装置中离开许多折射率-方位(index-bearing)界面的反射。通过使用抗反射(AR)涂层可以消除这些反射。然而，实际上，某些反射将始终存在和限制性能。然而，如果每个不希望有的反射都具有相同的偏振，那么使用隔离技术就可以大大地改进性能。在下面讨论的单元设计中的一个重要的属性是选择准直层致使可以设计涂层以使反射最小而反射的偏振不改变。发明者已经发现离开各向同性层(诸如AR涂层)的反射和双折射材料(同族准直的LC)是一个限制因子。这些反射一般改变偏振和限制性能。具有异族准直层的LC装置可以出现各向同性。如下进一步描述，三种形式中的每个LC装置具有两层准直层。根据第一形式的LC装置(下文称之为“电气控制双折射(ECB)”)对于两层准直层都使用同族准直。第二形式的LC装置(下文称之为“垂直准直的向列型(VAN)”)对于两层准直层都使用异族准直。第三形式的LC装置(下文称之为“混合准直的向列型(HAN)”)使用一层异族准直层和一层同族准直层。熟悉本技术领域的人员会明白，VAN LC装置具有最佳反差比，接下来是HAN，而最后是ECB LC装置。
LC装置的另一个重要属性是信道一致性。特别，它的重要性在于LC装置在传播光的每个LC单元320的至少一部分上具有一致的光学性能。这暗示了可以使来自相邻LC单元320的边缘场效应最小。ECB和HAN LC装置具有优良的一致性，而VAN LC装置展现出一致性方面的某些衰退。
总的来说，对于下面描述的电信应用，HAN LC装置提供反射小区光学几何最需要的特性，由于它是各种小区性能因子的最佳折中。然而，每种形式具有它唯一的性能，这可能有利于不同的应用。
液晶的化学结构是不对称的，结果，它们的介质特性和光学特性也是不对称的。LC分子展现双折射，并且可以通过外部场来准直。例如，当把电场施加于具有正的介质各向异性的LC介质时，LC分子趋向于与场对准，这导致LC分子的旋转(或倾斜)。另一方面，当利用具有负的介质各向异性的LC介质以及施加电场时，LC分子趋向于对准电场的垂直方向，这导致LC分子的旋转(或倾斜)。因此可以使用LC装置使波片或波导可切换。光的输出强度取决于LC装置的部件的配置和折射率。
如上所述，第一形式的LC装置是ECB LC装置。这种ECB LC装置利用具有正的介质各向异性的LC介质315以及两者都是同族的准直层310和312。如在图9A中所示，当没有电压施加于电极306和308时，LC分子340或多或少平行于两个衬底302和304的表面。具有正确的厚度，第一形式的LC装置300的作用如同半波片，当在衬底板中的LC分子的取向相对于入射偏振为45度时，它可以使入射偏振旋转90度。当施加中等电压时，在当中的LC分子340开始旋转，如在图9B中所示。当施加高电压时，除了表面处的LC分子340之外，所有的LC分子340将与场对准，而且LC装置具有基本为零的延迟，如在图9C中所示。因此，当施加高电压时，入射光将保持它的初始偏振。
最好使准直层310和312沉积在保护层328和330上。对于第三形式的ECBLC装置，当没有施加电压时，最好使LC分子340准直成平行于衬底表面。聚烯亚胺一般是同族(平行于表面)的准直层的选择。当使用聚烯亚胺作为同族准直时，最好进行摩擦以便给出LC分子的优选取向。在图10中示出作为光开关的反射ECB LC装置的一种配置。如图所示，反射ECB LC装置300具有它的同族的准直层，这些准直层是在按相对于入射和出射光光束的偏振为45度角度的相反方向上进行摩擦的。如在图10中所示，使用两个偏振器350和352。偏振器350和352可以具有相互平行或垂直的偏振。当施加高电压时，可以把双折射介质354放置在LC装置300的前面，以补偿剩余双折射。如上所述，当没有施加电压时，反射ECB LC装置300是半波延迟器。在偏振器350和352具有它们的偏振相垂直和偏振相平行的情况中，在图11中示出在图10所示配置中使用的装置的仿真结果。从图11示出的曲线图可以明白，在一种电压状态中可以达到大于40dB的衰减，而实际上在另一个电压状态中可以达到零衰减。
图12示出另外的配置，从而代替使用两个偏振器350和352而使用与四分之一波片362组合的单个偏振器360。四分之一波片362可以进一步与补偿介质354组合和结合。在图13中示出使用这种结构的仿真结果。
如在图10和12中所示，补偿介质354的慢轴最好相对于入射和反射光的偏振为45度，并且垂直于LC装置300的准直层的摩擦方向。
如上所述，第二形式的LC装置是VAN LC装置，它包括具有负的介质各向异性的LC介质315，以及包括两者都是异族的准直层310和312。异族准直层的功能是把接近垂直于衬底的优选取向给与LC分子。给出异族准直(垂直于衬底)的准直混合物的例子是诸如聚顺丁烯二酐-1-十八烯以及某些类型的聚酰亚胺(诸如SE-1211)之类的共聚物。对于VAN LC装置，为了当施加电压时把优选取向给与LC分子340，至少一层准直层应该提供与90度不同的准直方向。得到这个的一种方法是摩擦聚烯亚胺。可以按相对于第一形式揭示的相同方法来摩擦聚烯亚胺。
在VAN LC装置300中，当没有施加电压时，所有的LC分子340都准直在一个方向上，并且是接近垂直于衬底302和304的方向上。当没有施加电压时，***的延迟接近零，因此将保持入射光的偏振。当施加中等电压时，在LC介质315当中的LC分子340开始旋转，如在图14B中所示。当施加高电压时，除了表面处的LC分子340之外的所有LC分子340将准直为垂直于场，如在图14C中所示。具有正确的厚度，LC装置300的功能可以作为半波片，当准直LC分子使之相对于入射偏振为45度时，所述装置可以使入射偏振旋转90度。
在图15中示出作为光开关的VAN LC装置300的配置，其中利用两个偏振器350和352。偏振器350可以具有相互平行或垂直的偏振。如上所述，当施加高电压时，反射VAN LC装置300是半波延迟器。在图16中示出图15所示配置的仿真结果。
可以利用一个偏振器360和四分之一波片362来代替使用两个偏振器350和352。在图12中示出这种配置。然而，应该注意，对于VAN LC装置，可能不需要利用或组合四分之一波片和补偿双折射介质354。在图17中示出利用与图12示出的结构相似的但是没有补偿双折射介质354的一种结构的仿真结果。
本发明的第三形式是混合ECB LC装置(这里也称为“HAN LC装置”)。在HAN LC装置中，使用具有正的介质各向异性的液晶介质315。在这种形式中，准直层310和312中之一是同族的而另一层是异族的。在HAN LC装置300中，当没有施加电压时，LC分子340在一个衬底302处垂直于表面，而在另一个衬底304处平行于表面。LC分子340的取向展现从一个表面到另一个表面的逐渐转变，如在图18A中所示。具有正确的厚度，HAN LC装置的功能如同半波片，当在衬底平面中的LC分子的取向相对于入射偏振为45度时，所述装置可以使入射偏振旋转90度。通过在相似于图10和12中示出的方向的方向上摩擦准直层可以得到这种取向。在施加中等电压时，在LC介质340的当中的LC分子340开始旋转，如图18B所示。当施加高电压时，除了表面处的LC分子340之外的所有LC分子340将准直于场，并且LC装置具有基本为零的延迟，如在图18C中所示。当施加高电压时，保持入射光的偏振。
可以在图10或12示出的配置中使用HAN LC装置300。在图19中示出图10的配置中使用的HAN LC装置300的仿真，而在图20中示出在图12的配置中使用第三形式的仿真的结果。
上面所揭示的LC装置的优点在于它们具有较小的与入射角有关的损耗、或没有与入射角有关的损耗，它们可以衰减到大于40dB，并且可以构造成具有十分小的尺寸。
如上所述，虽然揭示了可以使用作为反射空间光调制器120的反射LC装置的特定形式，但是本发明不限于使用这些特定LC装置的光学***。
熟悉本技术领域的人员会明白，可以对这里描述的本发明的较佳实施例作出各种修改而不偏离由所附的权利要求书定义的本发明的精神和范围。

Claims (43)

1.一种光学***，其特征在于，它包括：
光束偏振混合器，用于接收第一组输入光束和第二组输入光束，所述第一组光束中的每一光束具有不同的波长，并且第二组光束中的每一光束具有不同的波长并且对应于第一组光束中的某一光束；以及
反射空间光调制器，它具有多个单独激励的调制元件，每个元件对应于不同波长输入光束中相应的一个波长，其中，把每个输入光束投射到对应波长的调制元件上，使第一组输入光束从第一入射光路投射到对应的调制元件上，并且使第二组输入光束从第二入射光路投射到对应的调制元件上，每个调制元件有选择地改变输入光束的偏振，并反射输入光束，使得第一组的每个反射光束的第一出射光路重叠在第二入射光路上，而第二组的每个反射光束的第二出射光路重叠在第一入射光路上，
其中，根据通过所述反射空间光调制器选择地给于的光束偏振，所述偏振光束混合器接收所反射的第一组和第二组光束，并使光束朝向不同方向。
2.如权利要求1所述的光学***，其特征在于，所述偏振光束混合器进一步接收第三组输入光束和第四组输入光束，所述第三组和第四组输入光束的偏振与所述第一组和第二组输入光束的偏振反向，第三组光束中的每个光束具有不同的波长，并且第四组光束中的每个光束具有不同的波长并对应于第三组光束中的某一光束，其中，把第三组和第四组中每个输入光束投射到对应波长的调制元件上，使第三组输入光束从所述第一组入射光路投射到对应的调制元件上，而第四组输入光束从第二入射光路投射到对应的调制元件上，每个调制元件有选择地改变输入光束的偏振，并反射输入光束，从而沿重叠在第二入射光路上的第一出射光路，输出第三组中的每个反射光束，并且使得沿重叠在第一入射光路上的第二出射光路，输出第四组中的每个反射光束，其中，所述偏振光束混合器根据由所述反射空间光调制器有选择地给于的光束偏振，接收所反射的第三组和第四组光束，并把光束沿不同方向投射。
3.如权利要求2所述的光学***，其特征在于，进一步包括放置在所述偏振光束混合器和所述反射空间光调制器之间的透镜，用于把所述光束聚焦到所述反射空间调制器，并用于准直来自所述反射空间光调制器的反射光束。
4.如权利要求3所述的光学***，其特征在于，进一步包括放置在所述偏振光束混合器和所述反射空间光调制器之间的延迟器。
5.如权利要求1所述的光学***，其特征在于，进一步包括放置在所述偏振光束混合器和所述反射空间光调制器之间的透镜，用于把所述光束聚焦到所述反射空间调制器，并且用于准直来自所述反射空间光调制器的反射光束。
6.如权利要求1所述的光学***，其特征在于，所述偏振光束混合器包括从包括偏振光束混合棱镜、双折射片、偏振棱镜以及偏振分光块的一组元件中选择出来的一个或多个光学元件。
7.如权利要求1所述的光学***，其特征在于，所述反射空间光调制器是从包括反射液晶装置、象素化的双折射晶体阵列、多个MEM器件以及可变滤色镜阵列的一组元件中选择出来的。
8.一种动态光谱均衡器，其特征在于，它包括：
偏振光束分离器，用于把输入光束分离成空间上相互独立的第一和第二正交偏振子光束；
散射元件，用于把所述子光束分散成多个子光束对，每个子光束对对应于不同的波长；以及
反射空间光调制器，它具有多个单独激励的调制元件，每个元件对应于子光束对中相应的一个子光束对，其中，把每个子光束对投射到对应的调制元件上，使形成所述子光束对的两个子光束分别从两个独立的入射光路投射到对应的调制元件上，每个调制元件有选择地衰减和反射子光束，从而每个偏振子光束的出射光路重叠在所述子光束对的另一个偏振子光束的入射光路上。
9.如权利要求8所述的动态光谱均衡器，其特征在于，它进一步包括透镜，用于把多个子光束对聚焦到所述反射空间光调制器上。
10.如权利要求9所述的动态光谱均衡器，其特征在于，在从对应的调制元件选择性反射之后，所述反射的子光束对通过所述透镜，在所述透镜处对经反射的子光束进行准直并折回到所述散射元件，并在由所述偏振光分离器进行分离时，根据其原始偏振状况，将多个反射子光束对重新组合成两个反射的子光束。
11.如权利要求10所述的动态光谱均衡器，其特征在于，从所述散射元件输出的两个反射子光束投射到所述偏振光束分离器上，由其重新组合成两个反射子光束以形成输出光束。
12.如权利要求11所述的动态光谱均衡器，其特征在于，进一步包括具有第一端的公共光纤，输入光束从所述第一端投射到所述偏振光束分离器上，并把输出光束耦合到所述第一端中。
13.如权利要求12所述的动态光谱均衡器，其特征在于，进一步包括输入光纤、输出光纤以及耦合到所述输入、输出和公共光纤内的循环器，所述循环器接收来自所述输入光纤的输入光束，并把所述输入光束投射到所述公共光纤上，所述循环器还接收来自所述公共光纤的输出光束，并把所述输出光束投射到所述输出光纤上。
14.如权利要求8所述的动态光谱均衡器，其特征在于，它还包括放置在所述反射空间光调制器前面的偏振器。
15.如权利要求8所述的动态光谱均衡器，其特征在于，它还包括放置在两个子光束中之一的光束光路中的所述偏振光束分离器和所述散射元件之间的偏振器。
16.如权利要求15所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述每个子光束对中的子光束按相对于散射调制元件的入射面的法线成相等并且相反角度的方向投射到对应的调制元件上。
17.如权利要求8所述的动态光谱均衡器，其特征在于，它还包括放置在所述反射空间光调制器和所述偏振光束混合器之间的延迟器。
18.如权利要求8所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述反射空间光调制器是从包括反射液晶装置、象素化的双折射晶体阵列、多个MEM器件以及可变滤色镜阵列的一组元件中选择出来的。
19.如权利要求8所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述所述反射空间光调制器是反射液晶装置。
20.如权利要求8所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述偏振光束分离器包括从一组元件中选择出来的一个或多个元件，所述一组元件包括一对光束偏振分光器、双折射片、偏振棱镜以及偏振分光块。
21.如权利要求8所述的动态光谱均衡器，其特征在于，从包括棱镜、光栅和网格镜(grism)的一组元件中选择所述散射元件。
22.一种动态光谱均衡器，其特征在于，它包括：
第一偏振光束分离器，用于把第一输入光束分离成空间上相互独立的第一和第二正交偏振子光束；
第一偏振变换器，用于改变第一子光束的偏振，使得第一和第二子光束两者都具有第一偏振态；
第一散射元件，用于把第一和第二子光束中的每一个分离成对应于不同波长的相应的第一组和第二组分量子光束，第一组中的每个分量子光束在第二组中相同波长处具有对应的分量子光束；
第二偏振光束分离器，用于把第二输入光束分离成空间上相互独立的第三和第四正交偏振子光束；
第二偏振变换器，用于改变第三和第四子光束中之一或两者的偏振，从而所述第三和第四子光束两者都具有与所述第一偏振态相反的第二偏振态；
第二散射元件，用于把所述第三和第四子光束中的每一个分离成对应于不同波长的相应的第三和第四组分量子光束，所述第三组中的每个分量子光束在第四组中相同波长处具有对应的分量子光束；
偏振光束混合器，用于组合第一组和第三组分量子光束以及第二组和第四组分量子光束；以及
反射空间光调制器，它具有多个单独激励的调制元件，每个元件对应于分量子光束的不同波长中相应的一个波长，其中，把每个合成子光束投射到对应波长的调制元件上，使第一组和第三组的分量子光束从第一入射光路投射到对应的调制元件上，而使第二组和第四组的分量子光束从第二入射光路投射到对应的调制元件上，每个调制元件有选择地衰减和反射入射分量子光束，从而第一组和第三组中的每个反射的分量子光束的第一出射光路重叠在第二入射光路上，而第二组和第四组中的每个反射的分量子光束的第二出射光路重叠在第一入射光路上。
23.如权利要求22所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述偏振光束混合器接收每一组反射分量子光束，它使第一组和第三组反射分量子光束相互分离，并使第二组和第四组反射分量子光束相互分离。
24.如权利要求23所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述偏振光束混合器分别沿从所述第一散射元件接收第一组和第二组分量子光束的光路重新投射所述第一组和第二组反射的分量子光束，以及分别沿从所述第二散射元件接收第四组和第三组分量子光束的光路重新投射第三组和第四组反射的分量子光束。
25.如权利要求24所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述第一散射元件重新组合第一组和第二组反射的分量子光束，以输出第一和第二反射的子光束，并且其中，所述第二散射元件重新组合第三组和第四组反射的分量子光束，以输出第三和第四反射的子光束。
26.如权利要求25所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述第一偏振变换器接收第二反射的子光束，并改变所述第二反射的子光束的偏振态使之相对于所述第一反射的子光束的偏振态为正交偏振，所述第二偏振变换器接收第三和第四子光束中之一或两者，并改变所接收的反射子光束的偏振态使之相对于第三和第四反射的子光束中的其它子光束的偏振态为正交偏振。
27.如权利要求26所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述第一偏振分离器重新组合所述第一和第二正交偏振的反射子光束，以提供第一输出光束，而所述第一偏振分离器重新组合第三和第四正交偏振的反射子光束，以提供第二输出光束。
28.如权利要求27所述的动态光谱均衡器，其特征在于，把所述第一输出光束耦合到接收所述第一输入光束的第一公共光纤，并把第二输出光束耦合到接收所述第二输入光束的第二公共光纤。
29.如权利要求22所述的动态光谱均衡器，其特征在于，它还包括放置在所述反射空间光调制器和所述偏振光束混合器之间的延迟器。
30.如权利要求22所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述反射空间光调制器是从包括反射液晶装置、象素化的双折射晶体阵列、多个MEM器件以及可变滤色镜阵列的一组元件中选择出来的。
31.如权利要求22所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述反射空间光调制器是反射液晶装置。
32.如权利要求22所述的动态光谱均衡器，其特征在于，从包括偏振旋转器、延迟片、晶体旋转器和液晶的一组元件中选择所述第一和第二偏振变换器。
33.如权利要求22所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述第一和第二偏振光束分离器包括从一组元件中选择出来的一个或多个元件，所述一组元件包括一对光束偏振分光器、双折射片、偏振棱镜以及偏振光束分光片。
34.如权利要求22所述的动态光谱均衡器，其特征在于，从包括棱镜、光栅和网格镜(grism)的一组元件中选择所述第一和第二散射元件。
35.如权利要求22所述的动态光谱均衡器，其特征在于，所述偏振光束混合器包括从一组元件中选择出来的一个或多个光学元件，所述一组元件包括偏振光束组合棱镜、双折射片、偏振棱镜以及偏振分光片。
36.一种波长选择开关，其特征在于，它包括：
第一偏振光束分离器，用于把第一输入合成光束分离成在空间上相互独立的第一和第二正交偏振合成子光束；
第一偏振变换器，用于改变所述第一合成子光束的偏振态，从而第一和第二合成子光束两者都具有第一偏振态；
第一散射元件，用于把所述第一和第二合成子光束中的每一个分离成对应于不同波长的相应的第一组和第二组分量子光束，所述第一组中的每个分量子光束在所述第二组中相同波长处具有对应的分量子光束，并且每一对这样的分量子光束构成一对信道信号；
第二偏振光束分离器，用于把第二输入合成光束分离成空间上相互独立的第三和第四正交偏振合成子光束；
第二偏振变换器，用于改变第三和第四合成子光束中之一或两者的偏振态，从而第三和第四合成子光束两者都具有与第一偏振态相反的第二偏振态；
第二散射元件，用于把第三和第四合成子光束中的每一个分离成对应于不同波长的相应的第三组和第四组分量子光束，所述第三组中的每个分量子光束在所述第四组中相同波长处具有对应的分量子光束。并且每一对这样的分量子光束构成一对信道信号；
偏振光束混合器，用于组合第一组和第三组分量子光束，以及第二组和第四组分量子光束；以及
反射空间光调制器，它具有多个单独激励的调制元件，每个元件对应于分量子光束的不同波长中相应的一个波长，从而每个元件对应于来自第一输入合成信号的信道信号对和来自第二输入合成信号的信道信号对，其中，把每个合成子光束投射到具有对应波长的调制元件，使第一组和第三组的分量子光束从第一入射光路投射到对应的调制元件上，而使第二组和第四组分量子光束从第二入射光路投射到对应的调制元件上，每个调制元件有选择地改变入射分量子光束的偏振态，从而两对投射信道信号具有不同的偏振态，所述反射空间光调制器还反射所述入射分量子光束，从而第一组和第三组中的每个反射的分量子光束的第一出射光路重叠在所述第二入射光路上，而第二组和第四组中的每个反射的分量子光束的第二出射光路重叠在所述第一入射光路上。
37.如权利要求36所述的波长选择开关，其特征在于，所述偏振光束组合器接收每一组反射分量子光束，它使反射的分量子光束组相互分离，并根据通过所述反射空间光调制器有选择地修改的反射的分量子光束组的偏振态，把所述反射的分量子光束组投射到所述第一和第二散射元件中之一，其中，把信道信号对中的反射的分量子光束重新投射到相同的散射元件上。
38.如权利要求37所述的波长选择开关，其特征在于，所述第一散射元件重新组合所接收组的反射的分量子光束，以输出第一和第二反射的合成子光束，其中，所述第二散射元件重新组合第三组和第四组的反射的分量子光束，以输出第三和第四反射的合成子光束。
39.如权利要求38所述的波长选择开关，其特征在于，所述第一偏振变换器接收第二反射的合成子光束，并改变第二反射的合成子光束的偏振态使之相对于第一反射的合成子光束正交偏振，所述第二偏振变换器接收第三和第四合成子光束中之一或两者，并把所接收反射的合成子光束的偏振态改变成相对于第三和第四反射的合成子光束中的另一个正交地偏振。
40.如权利要求39所述的波长选择开关，其特征在于，所述第一偏振分离器重新组合第一和第二正交偏振的反射合成子光束，以提供第一输出光束，而所述第一偏振分离器重新组合所述第三和第四正交偏振的反射合成子光束，以提供第二输出光束。
41.如权利要求40所述的波长选择开关，其特征在于，把第一输出光束耦合到接收第一输入合成光束的第一公共光纤，并且把第二输出光束耦合到接收第二输入合成光束的第二公共光纤。
42.如权利要求41所述的波长选择开关，其特征在于，它进一步包括：
第一输入光纤，通过它传播第一输入合成光束；
第二输入光纤，通过它传播第二输入合成光束；
第一输出光纤；
第二输出光纤；
耦合到所述第一输入光纤、所述第一输出光纤以及所述公共光纤的第一循环器，所述第一循环器从所述第一输入光纤接收所述第一输入合成光束，并把所述第一输入合成光束引导到所述第一公共光纤，所述第一循环器从所述第一公共光纤进一步接收第一输出光束，并把第一输出光束引导到所述第一输出光纤；以及
耦合到所述第二输入光纤、所述第二输出光纤以及所述公共光纤的第二循环器，所述第二循环器从所述第二输入光纤接收所述第二输入合成光束，并把所述第二输入合成光束引导到所述第二公共光纤，所述第二循环器从所述第二公共光纤进一步接收第二输出光束，并把所述第二输出光束引导到所述第二输出光纤。
43.如权利要求36所述的波长选择开关，其特征在于，它进一步包括介于所述偏振光束组合器和所述反射空间光调制器之间的透镜，用于把光束聚焦到所述反射空间光调制器，以及用于准直来自所述反射空间光调制器的反射光束。
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