CN100463537C - 光信号交换机的控制设备和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种即使在切换具有不同光输入电平的信道时仍可以将光输出电平控制到恒电平的光信号交换机控制设备和控制方法。为此，根据该光信号交换机控制设备，在采用一组分别具有多个排列在一个平面上的俯仰反射镜的MEMS反射镜阵列的三维光信号交换机中，每个俯仰反射镜具有其角度可控的反射面，光功率检测部检测各MEMS反射镜阵列顺序反射的、从特定位置输出的光信号的功率，俯仰反射镜对反射光信号的俯仰反射镜的反射面角度进行反馈控制，以使事先设置的目标值与输出光功率之间差值的绝对值变成最小。

Description

光信号交换机的控制设备和控制方法
技术领域
本发明涉及光信号交换机的转接控制技术，具体地说，本发明涉及采用通过微机械加工(MEMS：微电机械系统)技术制造的俯仰反射镜(tiltmirror)的光信号交换机的控制设备和控制方法。
背景技术
最近，随着因特网等业务的增长，对光网络的需求也日益增长。在这种情况下，人们开始关注光信号交换机的引入，光信号交换机对正如光信号状态那样的高速、大容量数据进行交换。作为实现高速、大容量光信号交换机的传统技术，例如用机械方法转接光纤的系统，或者通过组合波导构造的系统占据主要地位。然而，在此传统技术中，必须采用多级结构。因此，光信号交换机内的光损耗非常显著，此外，还存在对逐渐增加的信道数量进行处理的限制。因此，难以实现对几十个或更多个信道进行处理的光信号交换机。
在所述情况下，与其它转接器相比，从小型化、无波长依赖性以及无偏振依赖性的观点出发，采用通过微机械加工(MEMS)技术制造的俯仰反射镜(以下简称MEMS反射镜)的光转接器占据主要地位，因此引起关注。具体地说，例如，如图22所示，从可以实现降低光损耗、大容量以及多信道的观点出发，希望通过将两个分别具有多个以二维排列的准直器的准直器阵列1A和1B与两个分别具有多个以二维排列的MEMS反射镜的MEMS反射镜阵列2A和2B组合在一起构造三维光信号交换机。
关于上述三维光信号交换机，本申请人已经建议了一种用于自动校正各MEMS反射镜的角位移以降低光损耗的控制技术(第2002—236264号日本未审专利公开)。例如，如图23所示，应用此控制技术的光信号交换机控制设备通过进行如下过程来自动校正各MEMS反射镜的反射面的角位移：在光功率检测部12内检测由设置在与输出侧准直器1B相连的输出光纤阵列10B的后级上的光耦合器阵列11分出的光功率；在比较控制部13内根据检测结果对输出光纤的光信号耦合状态进行判断；以及对相应MEMS反射镜驱动部14A和14B进行控制以使光信号交换机内的损耗最小。
然而，在这种将光信号交换机内的损耗降低到最小的控制技术中，在进行信道转接以便例如将从输入点A到输出点B发送光信号的光路变更为从输入点A’到输出点B发送光信号的光路时，如图24的原理图所示，如果输入点A的光输入电平不同于输入点A’的光输入电平，则在进行转接前后待输出到同一个输出点B的光信号的电平发生变化。这种伴随信道转接的光输出电平变化可能对与光信号交换机的后面部分相连的系统产生影响。更具体地说，这可能会导致光放大器饱和，或者导致误码率等升高。
发明内容
本发明是针对上述问题实现的，其目的是提供一种即使利用不同光输入电平进行信道转接，仍可以将光输出电平控制为恒定电平的光信号交换机的控制设备和控制方法。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种光信号交换机的控制设备，该光信号交换机包括分别具有多个排列在一个平面上的俯仰反射镜的第一反射镜阵列和第二反射镜阵列，利用第一和第二反射镜阵列顺序反射输入光信号以从特定位置输出该光信号，每个俯仰反射镜分别具有其角度可控的反射面，该控制设备用于控制第一和第二反射镜阵列的每个俯仰反射镜的反射面角度，该控制设备包括：光功率检测单元，用于检测从该特定位置输出的光信号的功率；以及角度控制单元，用于控制反射该光信号的第一和第二反射镜阵列的俯仰反射镜的至少一个反射面的角度，以使光功率检测单元检测的光功率变成对应于特定位置设置的恒定目标值。
利用这种构造，光功率检测单元检测第一和第二反射镜阵列顺序反射的、要从特定位置输出的光信号的功率，而角度控制单元对位于光信号传播路径上的俯仰反射镜中的一个或二者的反射面角度进行控制，以使输出光功率变成事先设置的恒定目标值。因此，即使在具有不同光输入电平的信道上进行转接，仍可以将光输出电平控制为恒电平，而与光输入电平的变化无关。
此外，作为上述控制设备的一种特定结构，角度控制单元可以包括：第一反射镜驱动部，用于在恒定控制方向逐步改变第一反射镜阵列的每个俯仰反射镜的反射面角度；第二反射镜驱动部，用于在恒定控制方向逐步改变第二反射镜阵列的每个俯仰反射镜的反射面角度；以及比较控制部，用于计算目标值与恰在利用第一反射镜驱动部和第二反射镜驱动部至少之一改变反射面角度之前和之后由所述光功率检测单元检测的输出光功率的各值之间差值的绝对值以将各绝对值互相进行比较，并根据比较结果确定第一反射镜驱动部和第二反射镜驱动部的相应控制方向，从而对反射面角度进行反馈控制以使所述差值的绝对值变成最小。利用这种结构，根据光功率检测单元检测的输出光功率值与目标值之间差值的绝对值，对各俯仰反射镜的反射面角度进行反馈控制。
此外，作为上述控制设备的一个优选方面，在对反射面角度进行反馈控制之前的初始状态下，比较控制部可以对第一和第二反射镜阵列的各俯仰反射镜的反射面的各轴进行探查以确定使光功率检测单元检测的输出光功率值向目标值收敛的控制方向，然后根据每个确定的控制方向顺序切换对每个轴的反馈控制。根据这种结构，在预先探查、确定待控制的各轴方向后，根据该控制方向对反射面的角度进行反馈控制。
作为上述控制设备的另一个优选方面，在对反射面角度进行反馈控制之前的初始状态下，比较控制部可以首先对第一和第二反射镜阵列的各俯仰反射镜的反射面的各轴设置反射面角度，以使从特定位置输出的光信号的光损耗最小，然后根据多个轴中至少一个轴的任意控制方向进行反馈控制。根据这种结构，无需对各轴的控制方向进行上述探查，因此缩短了控制时间。
本发明还提供了一种光信号交换机的控制方法，该光信号交换机包括分别具有多个排列在一个平面上的俯仰反射镜的第一反射镜阵列和第二反射镜阵列，利用第一和第二反射镜阵列顺序反射输入光信号以从特定位置输出该光信号，每个俯仰反射镜分别具有其角度可控的反射面，该控制方法用于控制第一和第二反射镜阵列的每个俯仰反射镜的反射面角度，该控制方法包括以下过程：检测从特定位置输出的光信号的功率；以及控制反射该光信号的第一和第二反射镜阵列的俯仰反射镜的至少一个反射面的角度，以使检测的光功率变成对应该特定位置设置的恒定目标值。
通过以下结合附图说明本发明实施例，本发明的其它目的、特征和优势将变得更加明显。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的光信号交换机控制设备的结构原理框图。
图2是示出应用了图1所示控制设备的光信号交换机的总体配置的原理图。
图3是用于解释将光信号交换机的输出光功率控制到最大值情况时的原理的示意图。
图4是用于解释在转接到具有不同光输入电平的信道时光输出电平的变化的原理图。
图5是用于解释将光信号交换机的光输出电平控制到恒电平情况时的原理的示意图。
图6示出用于第一实施例的计数器控制信号生成电路以及控制和监视电路的特定电路配置。
图7是用于解释第一实施例中的比较控制部的操作的时序图。
图8是示出根据本发明第二实施例的光信号交换机控制设备的结构原理框图。
图9是用于解释第二实施例中的控制操作的原理示意图。
图10是示出在第二实施例中用于判断是继续进行控制还是终止控制的方法的流程图。
图11是示出用于本发明第三实施例控制设备的比较控制部的主要部分的结构原理框图。
图12是用于解释第三实施例中的控制操作的流程图。
图13是用于解释第三实施例另一种控制操作例子的流程图。
图14是用于解释在图13所示控制操作中实现改善精度的应用实例的流程图。
图15是示出根据本发明第四实施例的光信号交换机控制设备的结构原理框图。
图16是用于解释第四实施例控制操作的流程图。
图17是用于解释可以改善图16所示控制操作精度的原理图。
图18是示出第四实施例的另一个例子的方框图。
图19是示出用于本发明第五实施例控制设备的比较控制部的结构原理框图。
图20示出提供用于判断与第五实施例的光信号交换机的前级相连的系统中发生异常现象的功能的例子。
图21是示出用于本发明第六实施例控制设备的比较控制部的结构原理框图。
图22是示出典型三维光信号交换机的配置实例的透视图。
图23是示出用于使光信号交换机内的光损耗降低到最小的控制设备的配置例子的原理框图。
图24是用于解释在使光信号交换机内的光损耗降低到最小的控制操作中存在的问题的原理图。
具体实施方式
以下将参考附图说明本发明实施例。
图1是示出根据本发明第一实施例的光信号交换机控制设备的结构原理框图。此外，图2是示出应用图1所示控制设备的光信号交换机的总体配置的原理图。利用相同参考编号表示与图22和图23所示传统构造中的部件相同的部件。
在这两个图中，该实施例的总体配置是例如，如图23所示传统构造的配置，在通过将两个分别具有多个以二维排列的准直器的准直器阵列1A和1B与两个分别具有多个以二维排列的、分别对应于准直器阵列1A和1B的各准直器的MEMS反射镜的MEMS反射镜阵列2A和2B进行组合构造的三维光信号交换机中，提供一个控制设备，该控制设备包括：光耦合器阵列11，设置在与输出侧的准直器阵列1B相连的输出光纤阵列10B的后级；光功率检测部12，检测由光耦合器阵列11的每个光耦合器分出的光功率；以及比较控制部100，根据光功率检测部12的检测结果对输出光纤判断光信号的耦合状态，以控制相应MEMS反射镜驱动部14A和14B，从而将光输出电平控制为恒电平。
在此，MEMS反射镜阵列2A即第一反射镜阵列，MEMS反射镜阵列2B即第二反射镜阵列，MEMS反射镜驱动部14A即第一反射镜驱动部，而MEMS反射镜驱动部14B即第二反射镜驱动部。
光信号交换机的准直器阵列1A与具有多个以二维排列的、对应于相应准直器的光纤的输入光纤阵列10A相连，而且每个输入光纤发出的光通过每个准直器变成平行光被发送到MEMS反射镜阵列2A。此外，准直器阵列1B与具有多个以二维排列的、对应于相应准直器的光纤的输出光纤阵列10B相连，而且MEMS反射镜阵列2B反射的光通过每个准直器耦合到每个输出光纤。
倾斜排列MEMS反射镜阵列2A，以使在其上排列相应MEMS反射镜反射面的平面的法线方向不平行于准直器阵列1A发出的光信号的传播方向(光轴方向)。此外，将MEMS反射镜阵列2B排列在要求位置，在该要求位置，MEMS反射镜阵列2A的各MEMS反射镜反射的光再次被相应MEMS反射镜反射以引导到准直器阵列1B。排列在MEMS反射镜阵列2A和2B内的每个MEMS反射镜是众所周知的、通过微机械加工(MEMS)技术制造的微型俯仰反射镜。更具体地说，例如，将由扭力轴支持的、在其上表面形成一反射镜的可移动板一体设置在硅衬底上，并通过利用磁力使可移动板围绕扭力轴旋转，来可变地控制反射镜的摆动角。
在光耦合器阵列11中，对应于输出光纤阵列10B的各输出光纤排列多个光耦合器，通过每个输出光纤传播的光信号被每个光耦合器分出一部分、发送到光功率检测部12。
例如，如图1的左上方部分所示，光功率检测部12包括：光电检测器12A，用于接收光耦合阵列11的每个光耦合器分出的监测光以根据监测光的光功率产生电流信号；以及I/V转换器12B，用于将光电检测器12A输出的电流信号转换为电压信号。在图1中，仅示出一组光电检测器12A和I/V转换器12B。然而，假定实际上分别对应于光耦合器阵列11的各光耦合器，即与光信号交换机的输出信道数量相应，对光功率检测部12设置光电检测器12A和I/V转换器12B。
例如，如图1的中上部所示，比较控制部100包括A/D转换器100A、差分电路100B、绝对值检测电路100C、解码电路100D、保持电路100E、比较电路100F、计数器控制信号生成电路100G、监控电路100H以及选择器100I。在此，仅示出对应于一个输出信道的构造。然而，假定比较控制电路100实际上包括与光信号交换机的输出信道数量对应的构造。
A/D转换器100A是一个将光功率检测部12输出的模拟电压信号转换为数字信号的典型电路，它将所转换的数字信号发送到差分电路100B的一个输入端。差分电路100B的另一个输入端接收表示先前设置的目标值的信号，计算A/D转换器100A的输出信号与目标值之间的差值，将计算结果发送到绝对值检测电路100C。在后面对发送到差分电路100B的目标值的设定过程进行说明。
绝对值检测电路100C检测差分电路100B计算的差值的绝对值以将检测结果发送到比较电路100F的一个输入端，而且还发送到解码电路100D。解码电路100D对绝对值检测电路100C的输出信号进行解码以将解码的输出信号输出到保持电路100E。对其输入了要求频率的时钟信号CLK的保持电路100E将解码电路100D输出的输出信号保持预定的固定时间，此后将它发送到比较电路100F的另一个输入端。例如，对应于在一个周期完成后面所述的对各MEMS反射镜进行反馈控制的时间来设置将信号保持在保持电路100E内的时间。
比较电路100F是一个对分别由绝对值检测电路100C和保持电路100E发送的数字信号表示的电压值进行大/小比较以将比较结果发送到计数器控制信号生成电路100G和监控电路100H的电路。更具体地说，例如，如果绝对值检测电路100C输出的数字信号(控制之后的电压值)大于保持电路100E输出的数字信号(控制之前的电压值)，则比较电路100F输出低电平信号，而如果小，则输出高电平信号。该比较电路100F的输出逻辑电平与在图23所示上述传统构造中的比较控制部13内使用的相似比较电路的输出逻辑电平相反。
计数器控制信号生成电路100G根据比较电路100F输出的输出信号的电平产生计数器控制信号。该计数器控制信号用于控制各MEMS反射镜驱动部14A和14B的后面将描述的U/D计数器21X和21Y的计数值。在此，通过选择器100I将计数器控制信号生成电路100G产生的计数器控制信号分配到相应MEMS反射镜驱动部14A和14B。
监控电路100H是一个进行如下操作的电路：根据比较电路100F的输出信号，产生用于确定计数器控制信号生成电路100G针对比较电路100F的输出信号电平、是提供用于提高计数值的计数器控制信号(以下简称递增计数信号)还是提供用于降低计数值的计数器控制信号(以下简称递减计数信号)的命令，并将该命令发送到计数器控制信号生成电路100G和选择器100I。
MEMS反射镜驱动部14A用于驱动控制位于光信号交换机输入侧的MEMS反射镜阵列2A。更具体地说，例如，如图1的中心部分所示，MEMS反射镜驱动部14A包括：选择器20、对应于X轴方向的U/D计数器21X和D/A转换器22X、对应于Y轴方向的U/D计数器21Y和D/A转换器22Y、以及对应于MEMS反射镜阵列2A的各MEMS反射镜的MEMS反射镜驱动器23。此外，MEMS反射镜驱动部14B用于驱动控制位于光信号交换机的输出侧的MEMS反射镜阵列2B。更具体地说，例如，如图1的下部所示，MEMS反射镜驱动部14B包括：对应于X轴方向的U/D计数器21X和D/A转换器22X、对应于Y轴方向的U/D计数器21Y和D/A转换器22Y、以及对应于MEMS反射镜阵列2B的各MEMS反射镜的MEMS反射镜驱动器23。在图1所示的各MEMS反射镜驱动部14A和14B中，仅示出对应于一个MEMS反射镜(一个信道)的构造。
设置在MEMS反射镜驱动部14A内的选择器20根据比较控制部100产生的计数器控制信号从MEMS反射镜阵列2A内排列的多个MEMS反射镜中选择作为控制对象的MEMS反射镜，以将计数器控制信号发送到对应于选择的MEMS反射镜的电路模块。对选择器20提供关于与光功率检测部12所检测光的输出信道对应的输入信道的信息，由此来设置选择器20的上述选择操作。不将上述选择器20设置在MEMS反射镜驱动部14B内。这是因为一旦确定了光功率检测部12所检测光的输出信道，则从MEMS反射镜阵列2B的MEMS反射镜中规定对应于此输出信道的MEMS反射镜。
根据比较控制部100输出的计数器控制信号，分别设置在MEMS反射镜驱动部14A和14B内的U/D计数器21X增加或降低MEMS反射镜X轴方向的计数值，以将增加或降低的计数值输出到D/A转换器22X。D/A转换器22X将U/D计数器21X输出的数字表示的计数值转换为模拟值，以将它输出到MEMS反射镜驱动器23。此外，U/D计数器21Y根据比较控制部100输出的计数器控制信号增加或降低MEMS反射镜Y轴方向计数值，以将增加或降低的计数值输出到D/A转换器22Y。D/A转换器22Y将U/D计数器21Y输出的数字表示的计数值转换为模拟值，以将它输出到MEMS反射镜驱动器23。
为了提高反射镜调节速度，即为了缩短反馈时间，最好将先前根据输入/输出信道设置的初始计数器值分别发送到U/D计数器21X和21Y。后面将说明此初始计数器值的特定设置方法。
分别设置在MEMS反射镜驱动部14A和14B内的MEMS反射镜驱动器23根据对应于每个轴方向的计数器值产生用于驱动控制相应MEMS反射镜在X轴方向或在Y轴方向的角度的信号。将MEMS反射镜驱动部14A和14B分别产生的驱动控制信号提供到每个MEMS反射镜阵列2A和2B的相应MEMS反射镜，从而调节反射面的角度。
接着，将说明第一实施例的操作。
首先，参考图3所示特性曲线图，说明耦合到输出光纤的光信号的功率与位于输入侧和输出侧的MEMS反射镜间的角度之间的关系。
对于具有图22所示三维构造的光信号交换机，如图3的(A)所示，其特性证实，输出光功率变成最大时反射镜角度的最佳点与位于输入侧和输出侧的各MEMS反射镜的输出光功率分别变成最大时的点一致，而且相对于输入侧MEMS反射镜的角度变化的输出光功率的变化和相对于输出侧MEMS反射镜的角度变化的输出光功率的变化互相无关，它们之间是独立关系。
在图3中示出在每个MEMS反射镜的角度在X轴方向发生变化时输出光功率发生变化的情况。然而，上述特性还证实了每个MEMS反射镜的角度在Y轴方向发生变化时的情况。此外，输入侧MEMS反射镜的角度在X轴(Y轴)方向和输出侧MEMS反射镜的角度在Y轴(X轴)方向发生变化时的输出光功率的变化特性也与上述特性相同。此外，位于一侧的MEMS反射镜在X轴方向的角度和Y轴方向的角度发生变化时输出光功率的变化特性也与上述特性相同。在以下的说明中假定输入侧MEMS反射镜和输出侧MEMS反射镜在X轴方向的角度发生变化(固定Y轴方向的角度)。然而，可以对上述其它组合做同样的考虑。
在上述传统控制技术的情况下，对位于输入侧和输出侧的各MEMS反射镜的角度进行优化，以使光信号交换机内的光损耗降低到最小，也就是说，使耦合到输出光纤的光信号的功率变为最大。在这种情况下，例如，在获得图3中(A)的点P1所示的输出光功率的状态下，如图3的(B)所示，首先，固定输出侧MEMS反射镜的角度，而调节输入侧MEMS反射镜的角度，从而实现使输出光功率变成最大的点P2状态。然后，如图3中的(C)所示，固定输入侧MEMS反射镜的角度，而调节输出侧MEMS反射镜的角度，从而实现使输出光功率变成最大的点P3状态。因此，可以将每个MEMS反射镜的角度控制到使输出光功率变成最大的最佳点(光信号交换机的光损耗变成最小)。
顺便提一句，如果光信号的光输入电平高，则提高在位于输入侧和输出侧的每个MEMS反射镜的角度被控制到上述最佳点的状态下所获得的输出光功率，然而，如果其光输入电平低，则降低该输出光功率。例如，如果通过进行信道转接从高光输入电平的信道切换到低光输入电平的信道，则耦合到同一个输出光纤的光信号的输出光功率与每个MEMS反射镜的角度之间的关系从图4的左侧所示的进行切换前的状态变更为如图4的右侧所示的进行切换之后的状态。因此，如果执行使输出光功率最大(使光损耗最小)的控制操作，光输出电平从切换前的点P3变更为切换之后的点P3’。如上所述，信道转接之前和之后的光输出电平的变化会对与光信号交换机的后级相连的系统产生影响。
因此，在根据本发明的光信号交换机控制系统中，事先设置位于输出侧的每个信道的光输出电平的目标值，并反馈控制每个MEMS反射镜的角度，以使输出光电平变成恒定目标值，而与因为信道转接引起的光输入电平的变化无关，从而避免因为光输出电平的变化对后级系统产生影响。根据实际检测的光输出电平与事先设置的光输出电平目标值T之间差值的绝对值，可以对光输出电平进行恒定控制，例如，如图5的原理图所示。也就是说，在对应于光功率检测部12检测的MEMS反射镜角度θ的光输出电平P(θ)与光输出电平的目标值T具有图5左侧所示关系时，光输出电平P(θ)与目标值T之间差值的绝对值|P(θ)-T|如图5右侧所示那样发生变化。因此，为了实现使绝对值|P(θ)-T|为0的点P0或点P0’的状态，对位于输入侧和输出侧的MEMS反射镜在每个轴方向的角度进行调节，从而可以将光输出电平控制到恒定目标值T。
根据上述控制系统，在此实施例的控制设备中，例如，将图6所示的特定电路配置应用于比较控制部100的计数器控制信号生成电路100G和监控电路100H，从而控制各MEMS反射镜的角度。
在图6所示的特定例子中，设置极性反转电路40作为计数器控制信号生成电路100G的部件。此外，对于监控电路100H，将表示比较电路100F的比较结果的信号分别输入到极性反转信号生成部30和H/L检测电路31，而将极性反转信号生成部30产生的极性反转控制信号输出到极性反转电路40。H/L检测电路31监测比较电路100F输出的输出信号电平，并且如果检测到从高电平变化到低电平，则将通知此变化的信号输出到选择器选择信号切换电路32，并将用于取消极性反转电路40的操作的禁止信号输出到极性反转电路40。在选择器选择信号切换电路32中，根据H/L检测电路31的输出信号，判断光输出电平与目标值T之间差值的绝对值是否已经变成0，然后产生用于切换选择器100I的选择信号，将该选择信号发送到选择器100I和初始起动电路33。在对初始起动电路33输入用于通知开始进行角度校正的控制开始信号时，初始起动电路33将初始值发送到选择器100I，而且还输出一个使能信号以使极性反转电路40的操作有效。根据选择器选择信号切换电路32的输出信号，对初始起动电路33发送到极性反转电路40的使能信号的输出条件进行控制。
在具有上述电路配置的比较控制部100内，例如，如图7示出的时序图所示，首先，如果在时间t0将控制开始信号输入到初始起动电路33，则初始起动电路33将它发送到选择器100I作为计数器控制信号的初始值(例如，指示增加计数值的递增计数信号)，与此同时，将使能信号发送到极性反转电路40。结果，开始对各部分进行控制。在此，以这样的方式进行设置，即将递增计数信号发送到选择器100I作为初始值，然而，也可以以这样的方式进行设置，即将指示减小计数值的递减计数信号发送到选择器100I作为初始值。
发送到选择器100I的递增计数信号被分配到各MEMS反射镜驱动部14A和14B，而选择器20进一步对发送到MEMS反射镜驱动部14A的递增计数信号进行分配，以发送到与位于输入侧、作为角度控制对象的MEMS反射镜对应的电路模块。此外，将发送到MEMS反射镜驱动部14B的递增计数信号发送到与位于输出侧的、作为角度控制对象的MEMS反射镜(光功率检测部12监测输出光功率的信道)对应的电路模块。在此，考虑例如对输入侧MEMS反射镜在X轴方向角度进行校正控制的情况，那么在开始进行控制时，将比较控制部100输出的递增计数信号输入到位于MEMS反射镜驱动部14A的X轴侧的U/D计数器21X。
在已经收到输入的递增计数信号的U/D计数器21X内，递增事先设置的计数器初始值，并将此计数值输出到D/A转换器22X进行D/A转换。然后，将D/A转换器22X的输出信号发送到MEMS反射镜驱动器23，并根据U/D计数器21X的计数值产生驱动控制信号，用于控制输入侧MEMS反射镜在X轴方向的角度，并将该驱动控制信号发送到MEMS反射镜阵列2A。因此，改变输入侧MEMS反射镜阵列2A的相应MEMS反射镜在X轴方向的角度，而且改变由输入侧MEMS反射镜和对应于输入侧MEMS反射镜的输出侧MEMS反射镜反射的光信号与输出光纤的耦合状态。然后，光耦合器11把耦合到输出光纤的光信号分出一部分以发送到光功率检测部12。在光功率检测部12内，光耦合器11输出的监测光被光电检测器12A接收，而根据光功率产生一个电流信号，利用I/V转换器12B将该电流信号转换为电压信号以输出到比较控制部100。
比较控制部100的A/D转换器100A将基于输出光功率监测结果的电压信号转换为数字信号，并将它发送到差分电路100B。差分电路100B计算表示事先设置的光输出电平目标值的数字信号与A/D转换器100A输出的数字信号之间的差值，并将计算结果发送到绝对值检测电路100C。绝对值检测电路100C检测差分电路100B计算的差值的绝对值，并将检测结果发送到比较电路100F和解码电路100D。从保持电路100E把基于在X轴方向改变输入侧MEMS反射镜角度之前的状态下的输出光功率的电压值提供给比较电路100F，比较电路100F将此电压值与绝对值检测电路100C输出的电压值进行比较。然后，如果通过改变输入侧MEMS反射镜在X轴方向上的角度，使差值的绝对值变大，则比较电路100F产生低电平输出信号，而如果差值的绝对值变小，则比较电路100F产生高电平输出信号。
在此，如果将发送到选择器100I的递增计数信号作为初始信号，差值的绝对值减小，则必须对计数器控制信号生成电路100G进行操作设置以对比较电路100F输出的高电平输出信号产生递增计数信号，而对比较电路100F输出的低电平输出信号产生递减计数信号。此外，如果差值的绝对值增加，则必须对计数器控制信号生成电路100G进行操作设置以对比较电路100F输出的高电平输出信号产生递减计数信号，而对比较电路100F输出的低电平输出信号产生递增计数信号。为了对计数器控制信号生成电路100G进行这种操作设置，在此实施例中，在监控电路100H内设置极性反转信号生成部30。极性反转信号生成部30产生极性反转控制信号，并将它发送到极性反转电路40以在所检测的比较电路100F的输出信号为低电平时反转操作极性反转电路40，而在所检测的输出信号为高电平时不反转操作。结果，在极性反转电路40不反转操作的设置中，计数器控制信号生成电路100G的输出电平变为等于比较电路100F的输出信号的电平，并且对于比较电路100F的高电平输出，输出高电平递增计数信号，而对于比较电路100F的低电平输出，输出低电平递减计数信号。相反，在极性反转电路40反转操作的设置中，对于比较电路100F的高电平输出，输出低电平递减计数信号，而对于比较电路100F的低电平输出，输出高电平递增计数信号。
在此，例如，如图7中的时间t1至t2所示，如果相对于作为初始值的递增计数信号，比较电路100F的输出信号变成低电平，则产生高电平极性反转信号以反转操作极性反转电路40。结果，将被设置为作为初始值的高电平递增计数信号的计数器控制信号切换为低电平递减计数信号，如图中时间t2至t3所示，并通过选择器100I和20将该信号发送到MEMS反射镜驱动部14A的U/D计数器21X。然后，由于减小了U/D计数器21X的计数值，与控制开始时间相反地控制输入侧MEMS反射镜的角度，并且差值的绝对值被变更为降低，如图7中时间t3至t4所示，比较电路100F的输出信号变成高电平。比较电路100F的高电平输出信号被极性反转电路40反转，以从计数器控制信号生成电路100G输出作为低电平递减计数信号。根据此递减计数信号，反复对输入侧MEMS反射镜的角度进行调节直到差值的绝对值变成0。
在差值的绝对值变成0时，如图7中的时间t5至t6所示，比较电路100F的输出信号变成低电平。比较控制部100的H/L检测电路31检测出比较电路100F的输出电平从高到低的这种变化，并将通知此变化的信号发送到选择器选择信号切换电路32，而且还取消被发送到极性反转电路40的使能信号，相反，将禁止信号从H/L检测电路31发送到极性反转电路40。此外，取消反转信号生成部30此时输出的极性反转信号。然后，选择器选择信号切换电路32根据从H/L检测电路31输入的信号判断出输入侧MEMS反射镜在X轴方向的角度被控制到最佳状况，而且该控制被终止。
在此，在比较电路100F的输出信号被变更为低电平的时间点，判断出输入侧MEMS反射镜在X轴方向的角度被最佳化。然而，例如，可以具有这样的构造，即在比较电路100F的输出信号被变更为低电平时的控制周期内，将计数器控制信号从递减计数信号切换为递增计数信号，而在下一个控制周期内，将输入侧MEMS反射镜的角度恢复到比较电路100F的输出信号被变更为低电平前的状况。根据角度控制的精度等，判断是否进行此控制操作。
根据上述第一实施例的控制设备，可以将光信号交换机的光输出电平保持为恒定目标值，而与光输入电平的变化无关。因此，可以稳定地操作与光信号交换机的后级相连的系统。如果采用使光信号交换机内的光损耗降低到最小的传统控制以实现后级系统的上述稳定操作，则必须设置例如可变光衰减器等，用于调节光输出电平。然而，根据本实施例的控制，由于没有必要采用上述可变光衰减器等，所以还可以显著减少部件数量。
在上述第一实施例中，对输入侧MEMS反射镜在X轴方向的角度进行了控制。然而，还可以对输入侧MEMS反射镜在Y轴方向的角度进行控制，或者还可以对输出侧MEMS反射镜在X轴方向和Y轴方向的角度进行控制。根据本发明，由于如图3所示输出光功率的变化与每个MEMS反射镜和每个轴方向无关，所以可以任意设置对哪个MEMS反射镜进行角度控制以及其轴方向。
接着，将说明根据本发明第二实施例的光信号交换机控制设备。
图8是示出根据本发明第二实施例的光信号交换机控制设备的结构原理框图。利用相同参考编号表示与第一实施例构造中的部件相同的部件，并省略对其进行说明，这同样适用于以下的其它实施例。
在图8中，该实施例控制设备的结构与第一实施例控制设备的结构的不同之处在于比较控制部100，对其设置了符号变化检测电路100J，用于检测差分电路100B所计算差值的符号是否被反转，并将检测结果发送到监控电路100H。上述部件之外的各部件与第一实施例中的各部件相同。
在第一实施例中，例如，如图9中的(A)所示，在将光输出电平的目标值设置为高电平时，如果对应于非常远离使光输出功率变成最大的点P3的位置，设置分别被提供给相应MEMS反射镜驱动部14A和14B的U/D计数器21X和21Y的初始值，则如图9中的(B)所示，通过仅在一个轴方向控制MEMS反射镜的角度，可以使此轴方向的光输出功率的最高电平变得低于目标值。因此，在到达控制目标之前的中间阶段，如图9中的(C)所示，可能出现光输出功率与目标值之间差值的绝对值变成最小，也就是说，该差值的绝对值不变成0。
因此，在第二实施例的控制设备中，利用符号变化检测电路100J检测比较控制部100的差分电路100B计算的差值的符号是否已经反转，并根据检测结果，判断是继续还是终止此控制。因此，还可以对上述仅在一个轴方向进行角度控制、差值的绝对值也不变成0的情况进行处理。
在判断是继续还是终止上述控制的特定判断方法中，例如，如图10示出的流程图所示，如果在步骤1(该图中所示的S1，以下其它步骤也类似)监控电路100H的H/L检测电路31(参考图6)检测到比较电路100F的输出逻辑电平从高变化到低，则在步骤S2判断符号变化检测电路100J是否检测到差值的符号变化。如果检测到符号变化，则判断出差值的绝对值已经变成0，而且终止该控制。相反，如果未检测到符号变化，则判断图9的(C)所示的上述情况，而且控制进入步骤3。在步骤3，用于指示切换轴方向的控制信号从监控电路100H的选择器选择信号切换电路32(如图6所示)发送到选择器100I。然后，在步骤4，继续控制其它轴方向。请注意，例如，通过将停止选择操作的控制信号从选择器选择信号切换电路32发送到选择器100I，实现在检测到符号变化时终止此控制。
这样，根据第二实施例的控制设备，通过提供符号变化检测电路，可以更可靠、稳定地对光输出电平实现恒定控制。
接着，将说明根据本发明第三实施例的光信号交换机控制设备。
在将光信号交换机的光损耗降低到最小的传统控制方法中，各MEMS反射镜的最佳角度的组合只有一个。与此相反，在根据上述第一和第二实施例实现的光输出电平的恒定控制中，各MEMS反射镜的最佳角度的组合有多个。此外，如对第二实施例所做的说明，还存在仅利用一个轴方向难以完成控制的情况。考虑到光输出电平的恒定控制中的此特性，在第三实施例中，描述了一种通过一系列过程有效控制多个轴方向角度的改进例子。
图11是示出用于第三实施例控制设备的比较控制部的主要部分的结构原理框图。
在图11中，在第三实施例的控制设备中，在比较控制部100的计数器控制信号生成电路100G内设置比较信号接收电路41和计数器控制值生成电路42代替上述图6所示的极性反转电路40，并在监控电路100H内设置存储器34和CPU 35代替上述图6所示的极性反转信号生成部30。除以上部分之外，其结构与第二实施例的结构相同。
计数器控制信号生成电路100G的比较信号接收电路41接收表示比较电路100F的比较结果的信号，并根据监控电路100H的CPU 35发出的控制信号将该信号发送到计数器控制值生成电路42。根据通过比较信号接收电路41发送的比较结果，计数器控制值生成电路42确定对应于CPU35发送的控制信号的计数器控制值，并将该计数器控制值输出到选择器100I。
监控部100H的存储器34是众所周知的可以存储比较电路100F的比较结果的存储介质。根据H/L检测电路31和初始起动电路33的相应输出信号以及存储器34内的存储信息，CPU 35确定每个MEMS反射镜的角度要改变的方向，也就是说，使输出光功率与目标值的差值的绝对值接近0的控制方向，以对各MEMS反射镜的所有角度校正进行控制。
在上述结构的光信号交换机控制设备中，例如，如图12示出的流程图所示，首先，在步骤10，在移动每个MEMS反射镜之前的所谓初始状态，例如，改变MEMS反射镜驱动部14A的U/D计数器21X的计数值以便在一个方向移动相应MEMS反射镜，并将反映此变化的、比较电路100F的比较结果存储到存储器34(方向探查)。
在步骤11，CPU 35参考存储器34内的存储信息来确定将相关MEMS反射镜控制到的方向，也就是说，使与目标值的差值的绝对值接近0的控制方向，并将此确定结果存储到存储器34。在确定该控制方向时，如上所述，如果对于每个MEMS反射镜从初始状态开始移动的方向，比较电路100F的输出为高电平，则该方向变成控制方向，然而，如果比较电路100F的输出为低电平，则与每个MEMS反射镜从初始状态开始移动的方向相反的方向成为控制方向。
然后，在步骤12，顺序地确定MEMS反射镜驱动部14A的U/D计数器21Y以及MEMS反射镜驱动部14B的U/D计数器21X和21Y的控制方向以存储到存储器34，与步骤10和11相同。
一旦确定了输入侧和输出侧的各MEMS反射镜的各轴的控制方向，则在步骤13，CPU 35编组4个控制方向的旋转，并且对每个轴顺序地进行光输出电平的恒定控制(步骤13—1至步骤13—4)，与第二实施例中相同。此时，如图9的(C)所示，存在在各轴方向的控制期间，在差值的绝对值到达0之前检测到最小值的情况。在这种情况下，在监控电路100H的H/L检测电路31检测到由高电平变化到低电平，而且比较控制部100的符号变化检测电路100J(参考图8)未检测到符号变化时，CPU 35将命令发送到计数器控制值生成电路42和选择器选择信号切换电路32，以便终止相关轴方向的控制，并根据上述旋转继续对其它轴方向进行控制。
然后，在步骤14，在确认符号变化检测电路100J检测到符号变化和H/L检测电路31检测到电平变化后，判断出光输出电平到达目标值，并终止整个控制。
这样，根据第三实施例，即使在初始控制状态下，确定输入侧和输出侧的各MEMS反射镜的X轴和Y轴控制方向并编组各轴方向的旋转以进行控制的情况下，仍可以稳定、可靠地对光输出电平实现恒定控制。
在第三实施例中，对第二实施例结构的一种改进例进行了说明。然而，此改进例同样还可以应用于第一实施例的结构。在这种情况下，只要将光输出电平的目标值设置为不超过各轴方向上的输出光功率的最大值，可以将光输出电平可靠地控制到目标值。
此外，在第三实施例中，该系统是这样的系统，即可以确定各输入侧MEMS反射镜和各输出侧MEMS反射镜的X轴和Y轴控制方向并且可以编组各个旋转以切换每个轴的控制。然而，在确定各控制方向后，可以同时控制多个轴方向。更具体地说，例如，如图13示出的流程图所示，在步骤13—1’，可以同时控制输入侧MEMS反射镜的X轴和Y轴，而且在步骤13—2’，可以同时控制输出侧MEMS反射镜的X轴和Y轴。如果采用这种控制系统，则可以实现与上述情况相同的效果，而且可以缩短使光输出电平到达目标值所需的控制时间。
然而，如上所述，在同时控制多个轴方向的情况下，与对每个轴进行控制的情况相比，每个控制周期的控制值变得更粗略，因此降低了控制精度。为了避免降低控制精度，根据例如图14的流程图示出的程序进行有效控制。也就是说，与图13所示的流程图相同，如果执行步骤10至步骤14的各步骤并判断出差值的绝对值在任何轴方向达到0，则在步骤15，在一停止根据旋转所做的一系列控制之后，MEMS反射镜驱动部14A的U/D计数器21X的计数值对应于最终控制方向(在图14所示的例子中，是输入侧MEMS反射镜的X轴和Y轴方向)被改变，以进行方向探查。然后，在步骤16，确定输入侧MEMS反射镜的X轴控制方向。此外，在步骤17，同样对输入侧MEMS反射镜的Y轴进行方向探查以确定控制方向。然后，在步骤18，根据新确定的控制方向，对输入侧MEMS反射镜的每个轴进行控制，在步骤19，判断差值的绝对值达到0，从而终止全部控制。通过采用这种控制系统，可以在短时间内对光输出电平实现恒定控制，同时保持高精度。
接着，将说明根据本发明第四实施例的光信号交换机控制设备。
在上述第三实施例中，事先对输入侧和输出侧的各MEMS反射镜的X轴和Y轴进行方向探查以确定控制方向。在第四实施例中，描述了一种具体确定分别提供给MEMS反射镜驱动部14A和14B的U/D计数器21X和21Y的各初始值的改进例，因此省略了与第三实施例相同的确定控制方向的处理，从而缩短处理时间等。
图15是示出根据第四实施例的光信号交换机控制设备的结构原理框图。
在图15中，以这样的方式构造此实施例的控制设备，即例如在图8所示的第二实施例的结构中，对应于输入信道与输出信道的组合，将对应于使输出光功率变成最大时的点的，即对应于使光信号交换机内的光损耗变成最小时的点(此后称为光损耗最小点)的计数值作为初始值提供给MEMS反射镜驱动部14A和14B的U/D计数器21X和21Y。通过确定光信号交换机内光学系统的设置，使对应于输入信道与输出信道的组合的光损耗最小点所对应的计数值变成基本上已知的值。通过在初始控制状态下提供这种对应于光损耗最小点的计数值作为初始值，设置每个MEMS反射镜的角度，以使输出光功率在任何一个轴方向变得接近最大值。因此，无论将控制方向设置为哪个方向，输出光功率均会变小(参考图3和图5)。因此，与第三实施例的不同之处在于，不再需要在各轴方向的初始控制状态下进行方向探查来事先确定控制方向。结果，可以缩短光输出电平的恒定控制的处理时间。而且，如果在各轴方向将光输出电平的目标值设置为等于或小于输出光功率的最大值，则可以仅对一个轴进行控制使光输出电平成为恒电平。此外，如果所设置的目标值大于最大值，则通过切换多个轴方向的控制可以使光输出电平成为恒电平。
在采用上述提供对应于光损耗最小点的计数值作为初始值的控制系统的情况下，为了以更高精度进行控制，适于例如根据图16所示流程图中的各步骤进行控制。更具体地说，首先，在步骤20，将对应于各MEMS反射镜的每个轴方向的光损耗最小点的初始值提供到每个相应U/D计数器。然后，在步骤21，例如，MEMS反射镜驱动部14A的U/D计数器21X的计数值递增或递减，以对输入侧MEMS反射镜的X轴方向进行角度控制。接着，在步骤22，如果检测到差值的绝对值变成最小时的点，则在步骤23，使输入侧MEMS反射镜的X轴方向的角度恢复到恰在变成最小之前的状态。
接着，在步骤24，MEMS反射镜驱动部14A的U/D计数器21Y的计数值递增或递减，以对输入侧MEMS反射镜的Y轴方向进行角度控制。与在步骤21至步骤23进行的输入侧MEMS反射镜X轴的控制精度相比，此时的控制精度较高。也就是说，如图3中的(A)所示，根据相对于X轴和Y轴的角度变化以最大点(光损耗最小点)为中心的高斯分布特性，对于每个轴，耦合到输出光纤的光功率独立地变化。因此，例如，如图17的原理图所示，尽管对于光损耗最小点附近的角度变化，输出光功率变化小，但是对于远离光损耗最小点位置的角度变化，输出光功率变化却变大。针对输出光功率对于角度变化的这些变化特性，首先，对输入侧MEMS反射镜的X轴方向进行粗调。然后，控制切换到Y轴方向以在光损耗最小点附近进行微调，从而实现高精度角度控制。接着，在步骤25，如果检测到差值的最大值变成最小的点，则在步骤26，使输入侧MEMS反射镜的X轴方向的角度恢复到恰在变成最小之前的状态，并终止整个控制。沿图17内各曲线标注的编号是对应于图16内各步骤的编号。
根据上述第四实施例，通过提供对应于光损耗最小值的计数值作为初始值对MEMS反射镜进行角度控制，可以缩短控制时间。此外，通过切换两个轴方向的控制以进行粗调和微调，可以以甚至更高的精度进行控制。
在第四实施例中，对假定进行粗调和微调的情况下，进行粗调的轴方向是一个方向的情况进行了说明。然而，可以设定对多个轴方向进行粗调。例如，可以具有这样的结构，即同时对输入侧和输出侧的各MEMS反射镜的X轴方向进行粗调，此后，再对输入侧或输出侧的MEMS反射镜的Y轴方向进行微调。根据这种控制系统，即使在将光输出电平的目标值设置为低电平时，仍可以有效缩短控制时间。
此外，可以采用根据差值的绝对值在对一个轴方向进行上述粗调与对多个轴方向进行粗调之间进行切换的应用。更具体地说，如图18所示，在比较控制部100内设置差值检测电路100K，差值检测电路100K用于检测输出光功率与差值电路100B计算的目标值之间的差值，以判断该差值是否大于事先设置的阈值，并将判断结果发送到监控电路100H以控制选择器选择信号切换电路32。因此，在差值等于或小于阈值的情况下，对一个轴方向进行粗调，而在差值大于阈值的情况下，同时对多个轴方向进行粗调。通过采用这种控制系统，可以降低根据作为目标值设置的希望光输出电平的差值产生的控制时间的不规则性，因此可以对光输出电平实现稳定的恒定控制。
接着描述根据本发明第五实施例的光信号交换机控制设备。
在第五实施例中，描述对控制设备附加一个根据设置的光输出电平目标值判断是否可以对光输出电平实现恒定控制的功能的应用实例。
图19是示出用于第五实施例控制设备的比较控制部的结构原理框图。
在图19中，以这样的方式构造本实施例的控制设备，即例如在图8所示的第二实施例的比较控制部100内设置控制判断电路100L，控制判断电路100L根据提供到差值电路100B的目标值判断是否可以进行第二实施例中描述的光输出电平的恒定控制，并将判断结果输出到外部等。除了控制判断电路100L之外，其结构与第二实施例的结构相同。
可以被设置为光输出电平的目标值的最高有效电平是利用光输入电平和将光损耗调节到最小时的损耗唯一确定的已知值(以下简称控制上限值)。因此，在此实施例中，控制判断电路100L对提供到差值电路100B的目标值与控制上限值进行大/小比较，而且在所设置的目标值大于控制上限值的情况下，判定不能进行控制，并将表示判断结果的判断信号输出到外部。因此，可以事先将在本光信号交换机中因为光输入电平和光损耗而不能将光输出电平恒定控制到目标值的情况发送到外部。
在第五实施例中，如果符号变化检测电路100J未检测到甚至一个符号变化的情况下完成4个轴方向的控制，则在光输出电平不达到目标值的情况下，将每个MEMS反射镜的角度调节到使光损耗变成最小时的点。这种情况意味着，要输入到光信号交换机的光信号发生了异常等，而且所确定的光输入电平不令人满意。因此，通过附加一个用于检测这种情况的功能，可以判断出在与光信号交换机的前级相连的系统内发生异常。
更具体地说，例如，如图20所示，设置：检测频率计数电路100M，包括计数器等，用于对构成监控电路100H的H/L检测电路31中由高电平到低电平变化的检测频率进行计数；以及异常检测处理电路100N，用于根据检测频率计数电路100MM的输出信号检测在前级侧系统内发生异常。利用这种结构，在利用符号变化检测电路100J输出的符号变化检测信号复位的检测频率计数电路100M内，如果H/L检测电路31内的电平变化的检测频率达到4次，而且将高电平信号输出到异常检测处理电路100N，则异常检测处理电路100N判断出在前级侧系统内发生异常以将表示发生异常的信号输出到外部。因此，可以提高应用了本光信号交换机的通信系统的可靠性。
接着将说明根据本发明第六实施例的光信号交换机控制设备。
由于所构造的上述每个实施例均对输出光功率进行监测以对每个MEMS反射镜的角度进行反馈控制，所以即使在此光信号交换机中进行信道转接时光输入电平发生变化，仍可以通过校正每个MEMS反射镜的角度将光输出电平控制到恒电平。然而，还假定一种在与光信号交换机的前级相连的系统内进行光路切换等以使本光信号交换机的光输入电平在瞬间突然降低的情况。在这种情况下，在光输入电平突然降低的级中监测输出光功率，并对光输出电平进行恒定控制。因此，存在因为不直接涉及光信号交换机操作的外部因素导致错误操作的可能性。所以，在第六实施例中，描述了一种将一个防止因为上述这种外部因素导致错误操作的功能附加到控制设备的应用实例。
图21是示出用于第六实施例控制设备的比较控制部的结构原理框图。
在图21中，以这样的方式构造该实施例的控制设备，即例如在图1所示第一实施例的比较控制部100内设置：解码电路100P、保持电路100Q和监视值比较电路100R。解码电路100P对A/D转换器100A输出的数字信号进行解码，并将它输出到保持电路100Q。输入了要求频率的时钟信号CLK的保持电路100Q将解码电路100P的输出信号保持事先设定的固定时间，然后将该输出信号发送到监视值比较电路100R的一个输入端。监视值比较电路100R将由A/D转换器100A发送到其另一个输入端的数字信号表示的电压值与表示保持电路100Q输出的数字信号的电压值进行大/小比较，然后将比较结果发送到监控电路100H。
在所述结构中，如果光输入电平在瞬间突然下降，则监视值比较电路100R的比较值也根据光输入电平的变化下降。因此，监视值比较电路100R在检测到比较值降低到事先设定的(负)阈值或低于事先设定阈值时，将用于停止控制各MEMS反射镜的控制信号发送到监控电路100H。然后，在光输入电平的突然下降恢复而且监视值比较电路100R的比较值大于阈值时，将用于恢复对各MEMS反射镜进行控制的控制信号发送到监控电路100H。
这样，根据第六实施例，如果在与光信号交换机的前级相连的系统内进行光路切换以使光输入电平在瞬间突然降低，则停止对各MEMS反射镜的控制。因此，可以防止因为外部因素导致光信号交换机出现错误操作。

Claims (15)

1.一种光信号交换机的控制设备，该光信号交换机包括分别具有多个排列在一个平面上的俯仰反射镜的第一反射镜阵列和第二反射镜阵列，并利用所述第一和第二反射镜阵列顺序地反射输入光信号以从特定位置输出该光信号，每个俯仰反射镜分别具有其角度可控的反射面，该控制设备用于控制所述第一和第二反射镜阵列的每个俯仰反射镜的反射面的角度，该控制设备包括：
光功率检测单元，用于检测从所述特定位置输出的光信号的功率；以及
角度控制单元，用于控制反射该光信号的所述第一和第二反射镜阵列的俯仰反射镜的至少一个反射面的角度，以使所述光功率检测单元检测的光功率变成对应于所述特定位置设置的恒定目标值。
2.根据权利要求1所述的控制设备，
其中所述角度控制单元包括：
第一反射镜驱动部，用于在恒定控制方向逐步改变所述第一反射镜阵列的每个俯仰反射镜的反射面角度；
第二反射镜驱动部，用于在恒定控制方向逐步改变所述第二反射镜阵列的每个俯仰反射镜的反射面角度；以及
比较控制部，用于计算所述目标值与恰在利用所述第一反射镜驱动部和所述第二反射镜驱动部至少之一改变反射面角度之前和之后由所述光功率检测单元检测的输出光功率的各值之间差值的绝对值以将各绝对值互相进行比较，并根据所述比较结果确定所述第一反射镜驱动部和所述第二反射镜驱动部的相应控制方向，从而对反射面角度进行反馈控制以使所述差值的绝对值变成最小。
3.根据权利要求2所述的控制设备，
其中所述比较控制部包括：
差分电路，用于获得所述目标值与利用所述光功率检测单元检测的光功率值之间的差值；
绝对值检测电路，用于检测所述差分电路获得的差值的绝对值；
保持电路，用于把表示所述绝对值检测电路检测的绝对值的信号保持恒定时间，然后输出所述信号；
比较电路，用于将所述绝对值检测电路的输出信号与所述保持电路的输出信号进行比较，并输出一个其电平根据各输出信号表示的绝对值的大/小关系而变化的信号；
控制信号生成电路，根据所述比较电路输出信号的电平产生用于确定所述第一反射镜驱动部和所述第二反射镜驱动部的各控制方向的控制信号；以及
监控电路，监测所述比较电路的输出信号以控制所述控制信号生成电路的操作设置。
4.根据权利要求2所述的控制设备，
其中所述比较控制部检测所述目标值与所述光功率检测单元检测的输出光功率值之间的差值的符号变化，并根据所述差值的绝对值的比较结果和所述符号变化的检测结果，切换角度受控的俯仰反射镜或切换所述俯仰反射镜的反射面的轴方向。
5.根据权利要求2所述的控制设备，
其中在对反射面角度进行反馈控制之前的初始状态下，所述比较控制部对所述第一和第二反射镜阵列的各俯仰反射镜的反射面的各轴进行探查以确定使所述光功率检测单元检测的输出光功率值向所述目标值收敛的控制方向，然后根据每个所述确定的控制方向顺序地切换对每个轴的反馈控制。
6.根据权利要求5所述的控制设备，
其中所述比较控制部根据所述确定的各控制方向同时对多个轴中的至少两个轴进行反馈控制。
7.根据权利要求5所述的控制设备，
其中所述比较控制部根据所述确定的各控制方向同时对多个轴中的至少两个轴进行反馈控制，然后对另一个轴进行反馈控制。
8.根据权利要求2所述的控制设备，
其中在对反射面角度进行反馈控制之前的初始状态下，所述比较控制部首先对所述第一和第二反射镜阵列的各俯仰反射镜的反射面的各轴设置反射面角度，以使从所述特定位置输出的光信号的光损耗最小，然后针对多个轴中至少一个轴根据任意控制方向进行反馈控制。
9.根据权利要求8所述的控制设备，
其中所述比较控制部在进行所述初始设置之后，针对多个轴中至少两个轴根据任意控制方向同时进行反馈控制。
10.根据权利要求8所述的控制设备，
其中所述比较控制部在进行所述初始设置之后，针对多个轴中至少一个轴在任意控制方向对反射面角度进行粗调，然后针对多个轴中另一个轴在任意控制方向对反射面角度进行微调以进行反馈控制。
11.根据权利要求10所述的控制设备，
其中根据所述目标值与所述光功率检测单元检测的输出光功率值之间的差值设置用于粗调所述反射面角度的轴数。
12.根据权利要求1所述的控制设备，
其中所述角度控制单元包括控制判断部，用于判断所设置的所述目标值是否超过可以控制所述目标值的范围，以根据所述判断结果输出一个通知不能进行控制的信号。
13.根据权利要求4所述的控制设备，
其中所述角度控制单元包括异常检测处理部，用于在所有轴方向上差值的绝对值变成最小时，在没检测到所述差值的符号变化的情况下，检测出输入到光信号交换机的光信号的异常。
14.根据权利要求1所述的控制设备，
其中在所述光功率检测单元检测的光功率变化量超过事先设定的值时，所述角度控制单元停止控制所述反射面的角度。
15.一种光信号交换机的控制方法，该光信号交换机包括分别具有多个排列在一个平面上的俯仰反射镜的第一反射镜阵列和第二反射镜阵列，利用所述第一和第二反射镜阵列顺序地反射输入光信号以从特定位置输出该光信号，每个俯仰反射镜分别具有其角度可控的反射面，该控制方法用于控制所述第一和第二反射镜阵列的每个俯仰反射镜的反射面角度，该控制方法包括以下过程：
检测从所述特定位置输出的光信号的功率；以及
控制反射该光信号的所述第一和第二反射镜阵列的俯仰反射镜的至少一个反射面的角度，以使检测的光功率变成对应于所述特定位置设置的恒定目标值。
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