CN101075017B - Mems控制系统的增益归一化 - Google Patents

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Abstract

一种在MEMS控制系统和/或器件中实现增益归一化的方法和系统，包括将MEMS结构从第一位置移动至第二位置，在第一位置将来自第一输入端口的光引向输出端口，在第二位置将来自第二输入端口的光引向输出端口，抖动MEMS结构的取向，监测抖动光的强度，使用反馈信号，确定MEMS结构主动校准所需的控制环增益。增益归一化通过应用拟合函数实现，该拟合函数分为增益控制环增益部分和机械部分。

Description

MEMS控制系统的增益归一化 
技术领域
本申请通常涉及MEMS，特别地，涉及在MEMS控制系统和/或MEMS器件中实现增益归一化的方法和系统。 
背景技术
微机电系统(MEMS)采用微加工技术将电子和机械元件集成在一个基片(如硅片)上。通常电子元件采用集成电路工艺制造，而机械元件则采用与集成电路工艺兼容的微加工工艺制造。 
MEMS器件正在从传感器技术到生物医学再到电信行业的许多领域获得日益广泛的应用。目前，光学应用就是MEMS器件最令人感兴趣的应用中的一个领域，其中微型机械元件包括反射镜、棱镜和/或光栅。例如，在电信领域，MEMS被用于光学开关、光学调制器、光学衰减器和滤光器中。 
在许多光学MEMS器件中，MEMS结构采用引入有意校准误差的抖动技术进行主动校准。尽管此技术在存在小范围MEMS取向时已被证明有价值，但在需要较宽范围的MEMS取向时却有很多问题。特别是当此范围相对较宽时，MEMS结构在该范围两端的驱动能量(actuation energy)的差非常大。这种非线性(例如可由MEMS的静电驱动导致)经抖动转换为增益失真，而对MEMS控制系统造成负面影响，并/或产生有害的光学失真(如可感知到的光学抖动)。 
本发明的一个目的是提供一种在MEMS控制系统和/或MEMS器件中实现增益归一化的方法和系统。 
发明内容
本发明涉及一种对MEMS执行中的非线性进行补偿的方法和系统。更具体地，它涉及一种方法和系统，其中控制系统增益被归一化，以补偿MEMS结构不同取向的MEMS驱动能量的差异。 
优选的，用于对控制系统增益进行归一化的拟合函数被分为两部分，即控制增益部分和机械部分。控制增益部分可对控制增益进行部分归一化，而机械部分则通过压缩抖 动幅值范围实现部分归一化。有利的是，最终形成的复合归一化可使MEMS器件输出端的光学抖动幅值达到几乎不可察觉的程度。 
根据本发明的一个方面，给出了一种光学系统，包含：MEMS结构，可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置将来自第一输入端口的光引向输出端口，在第二位置将来自第二输入端口的光引向输出端口，第一输入端口与第二输入端口在空间上分离；  MEMS控制系统，用于提供对处于第一位置和第二位置两者之一的MEMS结构进行主动校准的控制信号，以及提供用于调制控制信号的抖动信号，控制信号和抖动信号中每一个被确定以提供至少部分增益归一化。 
根据本发明的一个方面，给出了一种光学系统，包含：MEMS结构，可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置将来自第一输入端口的光引向输出端口，在第二位置将来自第二输入端口的光引向输出端口，第一输入端口与第二输入端口在空间上分离；  MEMS执行器，用于在第一和第二位置之间移动MEMS结构，并使MEMS结构的取向相对第一和第二位置产生抖动；检测器，被光学耦合至输出端口，用于监测抖动光的强度，并根据监测到的强度提供反馈信号；以及控制器，用于接收来自检测器的反馈信号，确定在MEMS结构的主动校准中所使用的控制环增益，并对控制环增益应用第一归一化函数，其中第一归一化函数被选择用来补偿不同的抖动幅值，该不同的抖动幅值用于对MEMS结构相对于第一位置和第二位置进行主动校准。 
根据本发明的另一个方面，给出了一种对光学系统进行增益归一化的方法：将MEMS结构从第一位置移动至第二位置，在第一位置将来自第一输入端口的光引向输出端口，在第二位置将来自第二输入端口的光引向输出端口，第一输入端口与第二输入端口在空间上分离；将MEMS结构的取向相对第二位置抖动，产生抖动光；监测抖动光的强度，并根据监测出的强度提供反馈信号；使用该反馈信号确定相对第二位置主动校准MEMS结构的控制环增益；再对控制环增益应用第一归一化函数，第一归一化函数被选择用来补偿不同的抖动幅值，该不同的抖动幅值用于对MEMS结构在第二位置的主动校准。 
根据本发明的另一个方面，给出了一种对MEMS控制系统进行增益归一化的方法：使用MEMS控制系统主动校准MEMS结构，该MEMS结构可在第一位置与第二位置之间倾动，第一位置用于将来自第一端口的光引向第二端口，第二位置用于将来自第三端口的光引向第二端口，主动校准包括提供抖动信号，该信号在第一位置产生第一抖动幅值和在第二位置产生第二不同的抖动幅值，第一抖动幅值和第二抖动幅值提供不同的 控制环增益；再将第一归一化函数应用到第一和第二抖动幅值，对第二归一化函数应用到不同的控制环增益。 
附图说明
以下结合附图详细说明，将更为清晰地展示出本发明的更多特点和优势，其中： 
图1A为可调谐激光调制器(tunable laser modulator，TLM)的原理图； 
图1B为用于控制TLM的控制系统的部分原理图； 
图2A为其中MEMS被耦合至中心激光条纹的TLM的简化原理图； 
图2B为其中MEMS被耦合至边缘激光条纹的TLM的简化原理图； 
图3为MEMS偏转角与所施加偏转电压的关系图； 
图4为抖动角与所施加偏转电压的关系图； 
图5为抖动角与MEMS偏转角的关系图； 
图6为根据本发明的一种实施方式给出的归一化函数图； 
图7为所施用抖动电压与MEMS偏转电压的关系图。 
应注意到在所有附图中，相同元件采用相同的参考数字加以标识。 
具体实施方式
参见图1，其中示出了一种用于光纤通信系统的可调谐激光调制器(TLM)的原理图。TLM 100包括：激光阵列110；第一透镜120，用于对来自激光阵列110的光进行准直；MEMS反射镜130，用于偏转准直光；第一分光镜或棱镜140a，用于分出偏转光的一小部分(如小于5％)并将其引向光电检测器140；第二分光镜或棱镜150a，用于分出偏转光的另一小部分(如小于5％)并将其引向波长检测器150；以及第二透镜160，用于将偏转光耦合入光学调制器170。耦合至调制器170的光纤180将经过调制的光传输至TLM 100的一个输出。光学调制器170(为示例起见，示为马赫-曾德调制器)被耦合至光电检测器170a，光电检测器170a用于监测输出光功率。可选地，在MEMS反射镜130与分光镜140a/150a之间设置光学隔离器(未示出)。需要指出的是，TLM100是一个混合型MEMS器件，其中激光阵列110、MEMS130和调制器170被封装在一起。 
激光阵列110包含多个连续波(CW)激光器，每一个均以不同的激光波长工作。在阵列中采用的一些激光器包括分布式反馈(DFB)激光器、分布式布拉格反射器(DBR) 激光器以及垂直腔表面发射激光器(VCSELS)等。例如根据本发明的一种实施方式，激光阵列110包含12个边缘发射式DFB(即条纹)，分布于一个半导体基片上，激光器的腔面(laserfacet)之间有10μm的间隔。有利的是，当DFB波长以约1550nm为中心且间隔约3nm时，这种12个条纹的DFB实施方式可以在C波段大部中实现粗调谐(coarse tuning)。可选择采用热电冷却器(TEC)(未示出)耦合至激光阵列，以控制阵列的温度，从而实现对DFB波长的精细调谐。 
MEMS反射镜130是一个双轴倾动反射镜，当它被启动时，将绕x和/或y轴转动各种角度。适用的MEMS执行器包括静电式、热学式、电磁式和/或压电式执行器。例如，根据本发明的一种实施方式，MEMS反射镜130为静电驱动结构，它根据所施用电压实现关于x和y轴的主动校准，以形成DFB激光阵列110与调制器170之间最佳的光耦合。 
光电检测器140(为示例起见，示为四象限光电二极管)提供与MEMS反射镜130角度相关的信息。特别地，它在其4个部分中均将产生光电流，其值将与校准过程中产生的存储值进行比较。由此光束位置在笛卡尔坐标系中表示。在某些实施方式中，四象限检测器140也将在寿命开始(BOL)或生产时使用，以确定激光阵列110与调制器170之间的最佳耦合。 
波长检测器150将提供与透射光波长相关的信息。在许多实施方式中，波长检测器是一个波长锁定器，用于由标准量具和一个或多个光电二极管来计算波长误差信号。例如，根据一种实施方式，该波长检测器包括100GHz标准量具和置于温度独立控制的平台上的光电二极管。波长检测器提供用于锁定发射波长的反馈(如通过采用TEC的温度控制)。 
第二透镜160用于将偏转光束聚焦至光学调制器170的波导中。根据一种实施方式，第二透镜是将光学调制器的数值孔径与准直光束相匹配的非球面透镜。 
光学调制器170用于以信息信号对光进行调制(如用于数据传输)。根据一种实施方式，该调制器是10Gb/sX-切铌酸锂(LiNbO3)调制器。当然也可以使用其他光学调制器。输出光电检测器170a(为示例起见，为集成式功率监测光电二极管)监测调制器170输出端的光功率。测得的光功率用于向MEMS反射镜130和调制器170提供反馈。关于后者，其输出用于控制调制器偏置电压和调制器驱动输出电压(例如6,700,907号美国专利中所述，在此通过参考将其合并入本申请中)。关于前者，其输出用于控制反射镜130的取向。 
参见图1B，模数转换器(ADC)用以将光电检测器140和170a所测得的光电流转换为相应的反馈信号，该反馈信号被传输至微控制器190(如数字计算机中的微处理器)，而数模转换器(DAC)则用以将微控制器190发送的控制信号转换为相应的驱动电流(如被传输至MEMS驱动器、调制器驱动器和/或激光阵列的驱动电流)。 
在运行中，所需的波长被选择，阵列110中最靠近所需波长的激光器被激发。将进行微调(如通过温度控制)，以精确地达到所需的波长。首先MEMS反射镜130根据所保存的参数进行倾动，以使阵列110的预定激光器与调制器170之间的耦合效率达到最高。之后MEMS反射镜130根据功率监测光电二极管170a测得的光电流进行倾动，以主动优化耦合效率，并持续使输出功率随温度和时间的变化保持在最低限度。更具体而言，MEMS控制环增益将被调整，以使MEMS反射镜130的倾动保证光发射器100工作在高斯表面(对应于输出功率与二维MEMS角位移的关系图)的二维峰值处。在实践中，这种优化的实施方式可如此实现：将反射镜130相对于x轴和y轴中的一个略微倾动，再将反射镜130相对于x轴和y轴中的另一个略微倾动。此抖动过程将在所测得的光功率中有意产生误差，该误差可以提示应以何方向倾动反射镜130方可达到高斯表面的峰值。典型情况下，抖动将以时间交叉的方式进行(如对X进行50个周期，对Y进行50个周期，对X再进行50个周期等)，随后，光电二极管170a产生的光电流将随由X和Y抖动交叉的时间被同步解调。在大多实施方式中，该抖动位移角幅值将为足够小，以确保传输系统基本感知不到发射器输出功率的变化(如产生小于0.05dB的变化)。 
参见图1B，图中示出了TLM100控制系统的部分原理图。更具体而言，即示出了使用光电检测器170a反馈的四个控制环。在第一控制环中，来自光电检测器170a的反馈信号被送至控制器190，控制器190再提供偏置控制信号(bias control signal)，以设置调制器170内的直流偏置电平。在第二控制环中，控制器190使用同一反馈信号来提供增益控制信号，该增益控制信号来设置调制驱动信号的增益。在作为MEMS控制系统组成部分的第三和第四控制环中，控制器使用该反馈信号来提供MEMS控制信号，来设置MEMS x控制和y控制的增益，以最大化光电检测器170a的信噪比(S/N)。控制器190还会在变化相对较慢的MEMS控制信号(如用于x和/或y控制的控制信号)上添加一个快速变化的振荡(即抖动信号)，以设置总体MEMS控制系统增益。 
如图1B所示，TLM 100的控制系统相对较复杂。例如，除了光电检测器170a反馈信号要在MEMS x维和y维控制系统之间进行分时之外，还必须在调制器偏置控制 系统和调制器驱动控制系统之间进行分时。采用这种四维控制系统的一个问题是要消除由共用反馈信号引起的环间干扰或串扰。另一个问题来自于与MEMS 130偏转角变化相关的环路增益的变化。 
如上所述，通过在偏置、增益、x控制和y控制子程序中进行同步检测，使串扰达到最小。此外，由于每个控制环均利用了光电二极管信号的变化(与额定电压相反)，也可以通过交流耦合调制器光电二极管反馈信号来减小串扰。特别地，交流耦合反馈信号允许施加更大的电增益，而不会使转换器中的模拟运算放大器发生直流饱和。这样可以有利地扩大控制系统的动态范围，从而避免生产过程中的额外调谐步骤。 
关于后一个问题，请参见图2A和2B中所示的简化系统。图2A和2B示出的TLM200包括激光阵列210、第一透镜220、静电驱动的MEMS反射镜230、第二透镜260以及光学调制器270。在图2A中，MEMS反射镜230被取向以将来自靠近阵列210中部的激光器条纹的光耦合至调制器270，而在图2B中，MEMS反射镜230被取向以将来自阵列210的边缘激光器条纹的光耦合至调制器270。需要指出的是，提供边缘激光器条纹取向(如偏转角θ)所需的电压比提供中心条纹取向(如约等于零的偏转角)所需的电压要高。实际上，如图3所示，MEMS偏转角与所施加偏转电压之间的关系具有高度的非线性。 
此外，除上述额定电压的非线性之外，抖动角随所施加偏转电压变化的斜率也具有非线性。这种非线性示于图4中。根据图3和图4计算的图5所示关系显示了对于固定的抖动电压，抖动角将随MEMS偏转角变化。特别地，将边缘激光器条纹耦合至调制器270时MEMS反射镜230的抖动角比将靠近阵列中心的激光器条纹耦合至调制器270时的抖动角要大。通常，在相同的抖动电压下，对应于中心条纹和边缘条纹的抖动角的幅值约相差两个数量级。 
在未补偿的系统中，通常调整固定抖动电压使最大抖动幅值(即边缘激光器条纹的情况)对应于发射器光输出功率中不可感知的小变化量。然而这将使中心激光条纹反馈信号的幅值大约比边缘激光器条纹的反馈信号的幅值小两个数量级。这些弱反馈信号通常呈现较低的S/N，甚至可能因噪声太大，在对中心条纹优化时形成解锁(unlocked)或漂移的MEMS控制环。解锁的MEMS控制环将产生随机的MEMS偏转角和发射器光功率的相应变化。此外，反馈信号幅值随条纹位置的变化将被按比例转换为MEMS控制环增益的变化。这些增益失真(即施用于中心条纹的增益常数要大于边缘条纹的增益常数)将产生中心条纹相对边缘条纹的控制环收敛的比例延时。 
在存在偏转角的情况下，为实现MEMS控制环增益的归一化，一种方法是对MEMS抖动幅值应用拟合函数，以拉直图5中的曲线。特别地，该拟合函数用于使对应于中心条纹取向的抖动电压增大(相比对应于边缘激光条纹取向的抖动电压)，以使所有激光条纹具有类似和/或相同的抖动幅值及环路增益。然而不利的一点是，通过这种机械式归一化产生的相对较大的抖动电压可能导致MEMS结构在其固有机械谐振频率下发生机械鸣震，从而也会产生不可接受的发射器光功率的变化。 
根据本发明，另一种方法是对MEMS抖动幅值和控制环增益本身均应用拟合函数。更具体而言，拟合函数被分为机械部分和控制环增益部分，机械部分用于增大抖动幅值(通过电压)，而控制环增益部分用于减小主动校准的MEMS控制增益常数，增大和减小均针对中心激光条纹取向相对边缘激光器条纹取向而言。例如，根据本发明的一种实施方式，一个归一化函数(其具有对应于总控制系统增益平方根的峰值)被应用到MEMS抖动幅值(电压)上，同一归一化函数也被用作MEMS控制环增益的系数(即在软件中)。 
有利的是，这种使用部分控制环增益归一化来补充部分机械归一化的方式，显著降低了中心激光条纹所需的抖动电压，而仍然可实现良好的信噪比。此外，除在所有激光条纹范围内压缩抖动幅值的变化外，此方式还可有效地使发射器输出端观察到的抖动光功率得以整体性降低。 
参见图6，图中示出了在本实施方式中所采用的归一化函数的例图。更具体而言，图6示出了所需抖动电压(即以最低有效位(LSB)表示)与x方向位移角(如对每个条纹)的函数关系图。如上所述，该曲线对应于总抖动补偿量(即总控制系统增益)的平方根。该归一化函数的计算公式为：  Norm alization ( LSB ) = 3,200,000 ( LSB / 200 ) 2 + 140 + 130 .
此归一化函数已经被有意的简化，以保持微控制器190所配的定点计算系统的数学精度。更具体而言，通过将归一化函数中的最大功率限制为平方项从而对归一化函数进行简化。将最大功率限制为平方项可有利于避免使用高次多项式(如x5至x7)，此方法将被典型地用于对图5所示的曲线进行总体扁平化处理。在定点系统中使用高次多项式反复相乘将损失数学精度(与浮点系统不同)。除保持数学精度之外，这一简化的归一化函数还可以提高处理速度，并降低数字存储要求。 
图7示出了应用图6中所示归一化函数的效果。更具体而言，图7给出了在应用归一化函数之后所施加的抖动电压与MEMS偏转电压的关系图。 
根据本发明的另一种实施方式，对MEMS抖动幅值和控制环增益分别采用两个不同的归一化函数。例如，根据一种实施方式，第一归一化函数，其具有对应于总控制环增益平方根的一半的峰值，被应用到MEMS抖动幅值(电压)上；而第二归一化函数，其具有对应于总环路增益平方根两倍的峰值，被用作MEMS控制环增益的系数(即在软件中)。 
在上述每种实施方式中，经过比例缩放的归一化函数(scaled normalization function)的确定基于以下事实：拟合函数机械部分和环路增益部分的应用具有乘法效应。举例说明，如果图6中的曲线被表示为(Normalize)，则合成的总抖动补偿量将对应于(Normalize)2。因此，如果中心条纹与边缘条纹(在相同抖动电压下)的MEMS环路增益平均有两个数量级的幅值差，则本发明即可对几乎四个增益变化数量级进行补偿。 
有利的是，这种使用部分控制环增益归一化来补充部分机械归一化的方式显著降低了中心激光条纹所需的抖动电压，而仍然可实现良好的信噪比。此外，除在所有激光条纹范围内压缩抖动幅值变化量之外，此方式还可有效地使发射器输出端观察到的抖动光功率得以整体性降低。 
以上是就MEMS相对于x轴的偏转角(即对不同的激光条纹)的变化来讨论环路增益的变化，同样也可以就其相对于y轴的偏转角的变化来讨论环路增益的变化。例如，尽管激光阵列210基本是平坦的，在激光条纹之间基本没有y坐标的变化，但标称的y坐标位置(在生产过程中由激光阵列210的高度确定)仍可在与x轴条纹分布跨度类似的角范围内变化。相应地，可以用类似方式对MEMS控制环响应时间进行归一化，并/或对TLM标称y轴角偏转的制造变化量进行补偿。 
已经对TLM环路增益的变化进行讨论，此外，也可以使用本发明对因器件非线性(如由于MEMS的静电驱动而产生的非线性)而呈现增益失真的任何MEMS器件和/或混合式MEMS器件进行增益归一化。特别地，本发明适用于因MEMS偏转角与所施加偏转电压之间呈现非线性关系而导致抖动幅值变化和/或非线性的任何MEMS器件。例如，本发明适用于构成光学开关、光学衰减器和/或滤光器的MEMS器件。 
当然，本发明的上述实施方式仅为示例性的。因此本发明的范围仅由所附加的权利要求书的范围来限定。 

Claims (15)

1.一种光学系统，包括：
MEMS结构，可在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置将来自第一输入端口的光引向输出端口，在所述第二位置将来自第二输入端口的光引向所述输出端口，所述第一输入端口与所述第二输入端口在空间上分离，所述第一输入端口用于传送来自激光阵列中的第一激光器的光，所述第二输入端口用于传送来自所述激光阵列中的第二个激光器的光，所述输出端口用于将光传入光学调制器的输入波导中；
MEMS执行器，用于在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述MEMS结构，并相对所述第一位置和所述第二位置使所述MEMS结构的取向产生抖动；
检测器，被光学耦合至所述输出端口，用于监测抖动光的强度，并根据所述监测到的强度提供反馈信号；以及
控制器，用于接收来自所述检测器的所述反馈信号，来确定在所述MEMS结构的主动校准中所使用的控制环增益，
其中所述反馈信号由四个独立的控制环共用，第一控制环用于控制所述光学调制器的偏置，第二控制环用于控制所述光学调制器的驱动电压，第三控制环用于在第一个维度内主动校准所述MEMS结构，第四控制环用于在第二不同维度内主动校准所述MEMS结构，
其中，所述控制器用于对所述第三和第四控制环中的至少一个的增益应用第一归一化函数，
其中所述第一归一化函数被选择用来对所述MEMS结构相对所述第一位置和所述第二位置进行的主动校准所用的不同的抖动幅值进行补偿，和
其中所述控制器用于对所述不同的抖动幅值提供第二归一化函数。
2.如权利要求1所述的光学系统，其中所述不同的抖动幅值由相同的抖动电压提供，而其中所述第二归一化函数则被选择用于减小所述抖动幅值的差异。
3.如权利要求1所述的光学系统，其中所述第一归一化函数和所述第二归一化函数中的每一个均被选择用来补偿MEMS驱动中的非线性。
4.如权利要求1的所述的光学系统，其中所述第一归一化函数和所述第二归一化函数中的每一个均为对应于总抖动补偿量平方根的曲线。
5.如权利要求1所述的光学系统，其中所述第一归一化函数和所述第二归一化函数中的每一个均被选择用来仅提供部分归一化。
6.如权利要求1所述的光学系统，其中所述反馈信号采用交流耦合。
7.如权利要求1所述的光学系统，其中所述第一归一化函数和所述第二归一化函数使用定点计算确定。
8.如权利要求7所述的光学系统，其中所述第一归一化函数和所述第二归一化函数被限制为平方项。
9.如权利要求7所述的光学系统，其中所述第一归一化函数和所述第二归一化函数中的每一个均由以下公式计算，其中LSB被定义为最低有效位：
Norm alization ( LSB ) = 3,200,000 ( LSB / 200 ) 2 + 140 + 130
10.如权利要求1所述的光学系统，其中所述MEMS结构为静电驱动双轴MEMS反射镜。
11.如权利要求10所述的光学系统，其中所述检测器为与所述光学调制器集成在一起的光电二极管。
12.如权利要求11所述的光学系统，包括准直透镜和聚焦透镜，其中所述准直透镜用于对从所述激光阵列传输至所述MEMS反射镜的光进行校准，所述聚焦透镜用于对由所述MEMS反射镜引向所述光学调制器的所述输入波导的准直光束进行聚焦。
13.如权利要求12所述的光学系统，包括第一分接头和第二分接头，所述第一分接头用于将经所述MEMS反射镜重定向的一部分光重定向至波长检测器，所述第二分接头用于将经所述MEMS反射镜重定向的另一部分光重定向至象限检测器。
14.一种对光学系统实现增益归一化的方法，包括：
将MEMS结构从第一位置移动至第二位置，在所述第一位置将来自第一输入端口的光引向输出端口，在所述第二位置将来自第二输入端口的光引向输出端口，所述第一输入端口与所述第二输入端口在空间上分离；
将所述MEMS结构相对所述第二位置的取向进行抖动，产生抖动光；
监测所述抖动光的强度，并根据监测出的所述强度提供反馈信号；
使用所述反馈信号确定控制环增益，用于相对所述第二位置主动校准所述MEMS结构；
对所述控制环增益应用第一归一化函数，所述第一归一化函数被选择用来补偿不同的抖动幅值，其中所述不同的抖动幅值用于对所述MEMS结构在所述第二位置的主动校准，并且
对所述不同的抖动幅值提供第二归一化函数，
其中所述反馈信号由四个独立的控制环共用，第一控制环用于控制所述光学调制器的偏置，第二控制环用于控制所述光学调制器的驱动电压，第三控制环用于在第一个维度内主动校准所述MEMS结构，第四控制环用于在第二不同维度内主动校准所述MEMS结构，和
其中所述控制环增益是在所述第三控制环中提供的增益。
15.一种对MEMS控制系统实现增益归一化的方法，包括：
使用MEMS控制系统主动校准MEMS结构，所述MEMS结构可在第一位置与第二位置之间倾动，所述第一位置用于将来自第一端口的光引向第二端口，所述第二位置用于将来自第三端口的光引向所述第二端口，所述主动校准包括提供抖动信号，所述抖动信号在所述第一位置产生第一抖动幅值和在所述第二位置产生第二不同的抖动幅值，所述第一抖动幅值和所述第二抖动幅值提供不同的控制环增益；及
将第一归一化函数应用到所述第一抖动幅值和所述第二抖动幅值，以及将第二归一化函数应用到所述不同的控制环增益，
其中所述MEMS控制系统使用由四个独立的控制环共用的反馈信号，第一控制环用于控制所述光学调制器的偏置，第二控制环用于控制所述光学调制器的驱动电压，第三控制环用于在第一个维度内主动校准所述MEMS结构，第四控制环用于在第二不同维度内主动校准所述MEMS结构。
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