JP2005275094A - 空間光スイッチの制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 空間光スイッチの出力光レベルを高分解能に制御できるようにする。
【解決手段】 ２以上の偏向軸を有しこれら偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段２をそなえた空間光スイッチの制御装置５であって、出力ポートからの出力光レベルを検出する光検出手段６と、偏向手段２の一の偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、偏向手段２の他の偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、光検出手段６で検出される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御する制御手段７とをそなえるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式による基幹光ネットワークにおける光クロスコネクト（ＯＸＣ：Optical Cross-Connect）システム等に用いて好適な、空間光スイッチの制御装置及び制御方法に関する。

大容量光通信網を構築する有力な手段として波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式があり、近年、インターネットの爆発的な普及とともに、そのトラフィックが爆発的に増加している。
このＷＤＭ方式による基幹光ネットワークとしての一般的な光クロスコネクト（ＯＸＣ：Optical Cross-Connect）装置は、複数の光信号交換装置が光ファイバにより相互に接続されてなるものである。光信号交換装置は、波長多重された光信号が光ファイバを通じて入力されると、波長単位で光信号の方路を切り替えるとともに、同一方路の光信号について波長多重して伝送し得るものである。

かかる光クロスコネクト装置においては、ある通信ルートをなす光ファイバに障害が発生した場合、即時に予備の光ファイバや別ルートの光ファイバに自動的に迂回してシステムを高速に復旧させることができる他、波長単位での光パスの編集が可能である。
そして、このような光クロスコネクト装置に適用される光スイッチング装置として、３次元ティルトミラー（例えば、後記特許文献１参照）を用いて、いずれかの入力ポートからの入力光の反射角を変更することによりその光路を変更していずれかの出力ポートへ出力できるようにした空間光スイッチがある。なお、この空間光スイッチには、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術を用いたものがある。

ところで、上述のごとく光クロスコネクト装置により交換された信号（光）は、通常、他の波長の光と波長多重された後、その光レベル（光パワー）を高めるためにＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）等の所要の光増幅器に入力される。この光増幅器は、通常、入力光パワーが高い光ほど利得が高くなり、逆に、入力光パワーが低い光ほど利得が低くなるという特性を有しているため、波長間で光レベルにばらつきがあるＷＤＭ光が入力されると、波長間の光レベルのばらつきがより大きくなってしまい、入力光パワーの低い光が所期のレベルにまで十分に増幅されず、受信側で正常に受信できなくなる。

このため、従来は、例えば、光クロスコネクト装置と光増幅器との間にＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）を設けて、このＶＯＡにより、光クロスコネクト装置から出力される光の中で光レベルが高い波長の光レベルを予め減衰させて、光増幅器に入力される光の各波長の光レベルが均一になるように制御する手法が提案されている。このように、ＶＯＡを用いてＷＤＭ光の波長毎の光レベルを光増幅器への入力前に均一に制御しておくことで、ＷＤＭ光のすべての波長の光を光増幅器にて均等に増幅させることが可能となる。

しかしながら、このようにＶＯＡを個別に設ける場合は、光クロスコネクト装置に入力されたＷＤＭ光を構成する全ての波長に対してＶＯＡを設ける必要があり、装置自体が大型化してしまうとともに、製造コストが嵩んでしまう。
そこで、前述した３次元ティルトミラー（以下、３次元ＭＥＭＳミラーともいう）を用いた光スイッチング装置（空間光スイッチ）にＶＯＡ機能を併せもたせる技術も提案されている。即ち、空間光スイッチでは、ティルトミラーの面位を変更することにより入力光を光出力ポートに結合させる光量を制御できるため、上記のようなＶＯＡを波長毎に設けなくてもＶＯＡ機能を光スイッチング機能と併せて実現できる。したがって、光クロスコネクト装置から出力されるＷＤＭ光のうち光レベルが高い波長の光の光出力ポートへの結合量を減少制御することにより上記と同等のレベル均一制御が可能となる。
特開平９−１２７４３９号公報

ところで、光スイッチング装置から出力される（すなわち、光増幅器に入力される）光（光信号）の各波長の光レベルは、例えば、０．１（ｄＢ）程度の誤差範囲内で均一化されることが望ましく、従って、各波長の出力光レベルは少なくとも分解能０．１（ｄＢ）という高精度で調整することが望ましい。
しかしながら、光スイッチング装置（空間光スイッチ）にＶＯＡ機能を併せもたせた技術では、ティルトミラーの偏向角度を機械的に制御するため、各波長の出力光レベルを微小に調整することが困難であり、各波長の光レベルを０．１（ｄＢ）程度の誤差範囲内という高精度で均一化させることは困難である。

つまり、例えば図９に示すように、ティルトミラーの偏向軸（回転軸）を中心とした偏向角度と出力光レベルとの関係はガウス分布形状で表わすことができるが、偏向軸についての偏向角度がある程度以上（例えば、図９中のθ１以上）になると、偏向角度を微小に変化させただけで出力光レベルが急激に変化してしまう。
このため、出力光レベルを例えばＰｍａｘからＰｏｂｊ（Ｐｏｂｊ＜Ｐ１）まで減衰させる場合には、出力光レベルＰ１（偏向角度θ１）までは偏向制御量に対する出力光レベルの変化の感度が低いため比較的細かく調整することができるが、出力光レベルＰ１以降では偏向制御量に対する出力光レベルの変化の感度が高いため調整を０．１ｄＢ程度という高分解能で行なうことが極めて困難になる。

結果として、出力光レベルＰｏｂｊを高精度に実現することが困難になり、光スイッチング装置（空間光スイッチ）から出力される各波長の光のレベル誤差を０．１（ｄＢ）以内に収めることがほぼ不可能になる。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、空間光スイッチの出力光レベルを高分解能に制御できるようにした、空間光スイッチの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の空間光スイッチの制御装置は、２以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段をそなえた空間光スイッチの制御装置であって、該出力ポートからの出力光レベルを検出する光検出手段と、該偏向手段の一の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、該偏向手段の他の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該光検出手段で検出される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御する制御手段とをそなえたことを特徴としている（請求項１）。

また、上記目的を達成するために、本発明の空間光スイッチの制御装置は、１以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段を複数そなえた空間光スイッチの制御装置であって、該出力ポートからの出力光レベルを検出する光検出手段と、任意の偏向手段の一の偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、当該偏向軸以外の他の偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該光検出手段で検出される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御する制御手段とをそなえたことを特徴としている（請求項２）。

なお、該制御手段は、該光検出手段で検出される出力光レベルが所定の目標レベルについての許容範囲内となるように、上記一の偏向軸についての制御を行なう粗調整部と、該粗調整部による制御の後に、該光検出手段で検出される出力光レベルが該目標レベルとなるように、上記他の偏向軸についての制御を行なう微調整部とをそなえて構成されることが好ましい（請求項３）。

また、上記目的を達成するために、本発明の空間光スイッチの制御方法は、２以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段をそなえた空間光スイッチの制御方法であって、該偏向手段の一の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、該偏向手段の他の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該出力ポートから出力される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御することを特徴としている（請求項４）。

また、上記目的を達成するために、本発明の空間光スイッチの制御方法は、１以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段を複数そなえた空間光スイッチの制御方法であって、任意の偏向手段の一の偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、当該偏向軸以外の他の偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該出力ポートから出力される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御することを特徴としている（請求項５）。

このように、本発明によれば、偏向手段の一の偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、偏向手段の他の偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、出力光レベルを所望の光出力レベルに制御するので、空間光スイッチの出力光レベルを高分解能に制御することが可能となる。
その際、例えば、出力光レベルが所定の目標レベルについての許容範囲内となるように、上記一の偏向軸についての制御（粗調整）を行なった後に、出力光レベルが目標レベルとなるように、上記他の偏向軸についての制御（微調整）を行なうことにより、上述した効果をより確実に得ることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
〔１〕本発明の一実施形態の説明
図１は本発明の一実施形態としての空間光スイッチの制御装置の構成を示すブロック図である。この図１に示すように、本実施形態の空間光スイッチの制御装置５は、光検出器（光検出手段）６及び制御部（制御手段）７をそなえて構成されている。

そして、この制御装置５に加え、入力コリメータアレイ１，ミラーアレイ（偏向手段）２，出力コリメータアレイ３及びカプラ部４により光スイッチング装置（空間光スイッチ）が構成される。
なお、これら入力コリメータアレイ１，ミラーアレイ２，出力コリメータアレイ３，カプラ部４及び制御装置５から成る光スイッチング装置を、ＷＤＭ方式における基幹光ネットワークに適用する際には、前述の光クロスコネクト装置として動作させることができるほか、光ＡＤＭ（Add Drop Multiplexing）として動作させることもできる。

ここで、上述の入力コリメータアレイ１，ミラーアレイ２及び出力コリメータアレイ３は、入力された光の出力方路（光路）を任意に切り替える光スイッチングを行なうためのものであって、例えば図２に示すような配置により構成することができる。すなわち、入出力として別個のコリメータアレイ１，３をそなえるとともに、ミラーアレイ（偏向手段）２として、入力用及び出力用の２つのミラーアレイ（偏向手段）２−１，２−２をそなえて構成することができる。

入力コリメータアレイ１は、Ｎ（Ｎは２以上の整数で、図２中においては８×８＝６４）チャンネルの方路切替対象の各入力光をそれぞれコリメートするためのＮ個の入力ポートとしての入力コリメータ１ａが２次元（アレイ状）に配置されて構成されており、例えばＮ本の入力光ファイバの束をアレイ状に整列して接続した入力ファイバブロック（図示省略）からの各光（各波長の光）がそれぞれ入力コリメータ１ａに導入されるとともに、そのコリメート光を入力ミラーアレイ２−１側に出射できるようになっている。

入力ミラーアレイ２−１は、入力コリメータアレイ１の入力コリメータ１ａの配置に１対１で対応するように、Ｎ個のティルトミラー２ａがアレイ状に配置されて構成されている。すなわち、この入力ミラーアレイ２−１は、Ｎ個のティルトミラー２ａで入力コリメータアレイ１からの最大Ｎ本のコリメート光をそれぞれ後段の出力ミラーアレイ２−２へ反射できるようにアレイ状に配置されて構成されている。

同様に、出力ミラーアレイ２−２は、入力ミラーアレイ２−１のティルトミラー２ａの配置に１対１で対応するように、Ｎ個のティルトミラー２ｂがアレイ状に配置されて構成されている。すなわち、この出力ミラーアレイ２−２は、Ｎ個のティルトミラー２ｂでティルトミラー２ａからの最大Ｎ本の反射光をそれぞれ後段の出力コリメータアレイ３へ反射できるようにアレイ状に配置されて構成されている。

さらに、出力コリメータアレイ３は、出力ミラーアレイ２−２のティルトミラー２ｂの配置に１対１で対応するように、Ｎ個の出力ポートとしての出力コリメータ３ａがアレイ状に配置されて構成されて、ティルトミラー２ｂからの最大Ｎ本の反射光をそれぞれコリメートして出力するものである。
なお、この図２において、入力ミラーアレイ２−１及び出力ミラーアレイ２−２は互いに９０度の角度をなして配置される一方、入力コリメータアレイ１及び出力コリメータアレイ３と、各ミラーアレイ２−１，２−２とは４５度の角度をなして配置されている。

また、上述の入力ミラーアレイ２−１及び出力ミラーアレイ２−２を構成する各ティルトミラー２ａ，２ｂが、それぞれ、３次元ＭＥＭＳミラーとして構成されており、後述の制御部７の駆動回路８により個別にその面位を可変できるようになっており、これにより、入射光の入力コリメータアレイ１から入力ミラーアレイ２−１及び出力ミラーアレイ２−２を経由する出力コリメータアレイ３への光路を入射光毎に独立して自在に偏向することができるようになっている。

したがって、各ティルトミラー２ａ，２ｂの面位を個々に制御して出力コリメータアレイ３の出力コリメータ３ａへの光結合量を制御することにより、その出力光レベルを調整することができる。
換言すれば、上述の入力ミラーアレイ２−１及び出力ミラーアレイ２−２における、面位が設定された各ティルトミラー２ａ，２ｂが協働することにより、入力コリメータアレイ１への各入力光を、その出力コリメータアレイ３からの出力光レベルを調整しながら、出力コリメータアレイ３における任意の位置の出力コリメータ３ａへスイッチすることができる。すなわち、空間光スイッチにＶＯＡ機能をもたせることができる。

そして、上述のミラーアレイ２−１，２−２を構成する各ティルトミラー２ａ，２ｂには、それぞれ、例えば、図３に示すようなマイクロミラーユニット１０が用いられる。すなわち、上述のミラーアレイ２−１，２−２は、図３に示すマイクロミラーユニット１０がＮ個アレイ状に配置されて構成されており、ティルトミラー２ａ，２ｂのそれぞれがマイクロミラー１２に相当する。

より詳細に説明すると、この図３に示すマイクロミラーユニット１０は、固定フレーム１１の内側に、マイクロミラー１２がそなえて構成され、このマイクロミラー１２が、固定フレーム１１に接続された第１のトーションバー１３によりＸ軸方向に回動可能に支持されるとともに、固定フレームに第１のトーションバー１２と直交するように接続された第２のトーションバー１４によりＹ軸方向に回動可能に支持されており、駆動回路８により発生される静電力に応じたトーションバー１３又は１４のねじれ作用によりマイクロミラー１２の面位を自在に変更することができるようになっている。

従って、このようなマイクロミラーユニット１０が採用された光スイッチング装置によれば、駆動回路８によりトーションバー１３又は１４を回転（偏向）軸としてマイクロミラー１２の面位を可変して光出力ポート（出力光ファイバ）への光結合量を可変することにより、当該光スイッチング装置に入力された光の出力光レベルを制御することができ、その結果、ＷＤＭ光を構成する各波長の光レベルを均一制御することができる。

つまり、後述する駆動回路８によりマイクロミラーユニット１０の第１偏向軸としてのトーションバー１３又は第２偏向軸としてのトーションバー１４を中心としてティルトミラー１２（すなわち、ティルトミラー２ａ，２ｂ）の偏向角度（以下、ミラー角度ともいう）が可変されることによりティルトミラー２ａ，２ｂの面位が可変し、これにより、いずれかの入力ポート（入力コリメータ）１ａに入射した光をいずれかの出力ポート（出力コリメータ）３ａに結合して出力するとともに、その出力光レベルを調整することができる。なお、マイクロミラーユニット１０の構成は上記構成に限定されない。

ところで、図１に示すカプラ部４は、各出力コリメータ３ａから出力された出力光を一部分岐するもので、出力コリメータアレイ３に接続される図示しないファイバブロックにおける個々の出力光ファイバからの出力光を光レベル安定化のためのフィードバック制御用に分岐する複数の光カプラ４−１〜４−Ｎからなる。
そして、本実施形態の制御装置５の光検出器６は、カプラ部４の各光カプラ４−１〜４−Ｎで分岐された各出力光（各波長信号）の光レベルを各々検出（モニタ）するもので、例えば、各出力光の光レベルに応じた電気信号（フォトカレント；電流信号）を出力するフォトダイオード及び、フォトカレントを電圧信号に変換して出力する電流／電圧変換器等により構成される。

また、制御部７は、入力ミラーアレイ２−１及び／又は出力ミラーアレイ２−２のティルトミラー２ａ及び／又は２ｂの面位を制御して、即ち、第１偏向軸（トーションバー）１３又は第２偏向軸（トーションバー）１４を中心としたティルトミラー２ａ及び／又は２ｂの偏向角度を制御して、光検出器６により検出される各出力光の光レベルを所望の出力光レベルに制御するものであり、本実施形態では図１に示すように駆動回路８と制御回路９とをそなえて構成されている。

ここで、駆動回路８は、制御回路９からの制御により、制御回路９からティルトミラー２ａ，２ｂの目標ミラー角度に応じたディジタル制御量を受けると、このディジタル制御量をアナログ制御量（制御電圧）に変換して個々のティルトミラー２ａ，２ｂ（マイクロミラー１２）へ供給することにより、各ティルトミラー２ａ，２ｂの面位を個々に所定量（角度）偏向させるものである。

制御回路９は、駆動回路８を制御して、ティルトミラー２ａの第１偏向軸１３，第２偏向軸１４及びティルトミラー２ｂの第１偏向軸１３，第２偏向軸１４の４つの偏向軸のうち、一の偏向軸を中心とした偏向角度を制御したのち、当該偏向軸以外の他の偏向軸を中心とした偏向角度を制御することにより、いずれかの入力ポート１ａへの入力光をいずれかの出力ポート３ａに出力するとともに、その際に光検出器６で検出された各出力光のモニタ結果に基づいて、各出力光が所望の出力光レベルになるように駆動回路８を制御するものであり、ここでは、粗調整部９ａ及び微調整部９ｂ（図１参照）をさらにそなえて構成されている。

なお、制御回路９は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Arrays）等のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により構成することができる。
ここで、粗調整部９ａは、光検出器６で検出される出力光レベルが所定の目標レベルについての許容範囲内となるように、上記４つの偏向軸のうち一つの偏向軸を、駆動回路８を制御することにより制御して出力ポート３ａからの出力光レベルの粗調整を行なうものである。

微調整部９ｂは、この粗調整部９ａによる制御後に、光検出器６で検出される出力光レベルが所定の目標レベルとなるように、上記粗調整部９ａにより制御された偏向軸とは異なる他の偏向軸を、駆動回路９を制御することにより制御して出力ポート３ａからの出力光レベルの微調整を行なうものである。
このように、制御回路９は、粗調整部９ａが一つの偏向軸を制御してティルトミラー２ａもしくは２ｂの面位を偏向することにより、出力ポート３ａから出力される各波長の出力光レベルを所定の目標レベル付近（許容範囲内）まで調整し、その後、微調整部９ｂが当該偏向軸とは異なる他の偏向軸を制御してティルトミラー２ａもしくは２ｂの面位を偏向することにより、各波長の出力光レベルを所定の目標レベルに減衰させるように構成されている。

（１．１）動作説明（２軸制御）
以下、上述のごとく構成された本実施形態の空間光スイッチの制御方法について、図４に示すフローチャート（ステップＳ１〜Ｓ７）を参照しながら説明する。
この図４に示すように、本実施形態の空間光スイッチの制御方法では、まず、制御回路９が、出力コリメータアレイ３の出力ポート３ａから出力され、カプラ部４で分岐された出力光の光レベルについての目標レベルＰｒを設定して、当該出力光の光検出器６でのモニタ結果に基づいて目標レベルＰｒまでの出力光レベルの減衰量を設定する（ステップＳ１）。

そして、まず制御回路９の粗調整部９ａによる制御が行なわれるが、粗調整部９ａは、今回の制御がｎ（ｎは２以上の整数）回目未満か否かを判断し（ステップＳ２）、ｎ回目以上であれば（ステップＳ２でＮｏであれば）、後述するステップＳ３〜Ｓ５までの処理をスキップして後述するステップＳ６の処理へ進む。これは、粗調整部９ａによるある偏向軸についての偏向制御が下記条件を満たさずにいつまでたっても終了しないことを防止するための処理である。なお、当該偏向軸についての偏向制御回数は図示しないカウンタ等により管理される。

一方、上記偏向軸についての偏向制御回数がｎ回未満であれば（ステップＳ２でＹｅｓであれば）、粗調整部９ａは、駆動回路８を制御して、入力側のティルトミラー２ａ又は出力側のティルトミラー２ｂのミラー角度を第１偏向軸１３又は第２偏向軸１４を中心に制御する（ステップＳ３）。
例えば、当該出力光が反射されている入力側のティルトミラー２ａの第１偏向軸１３（ここではＸ１軸という）を中心とした偏向角度を制御する場合、粗調整部９ａが駆動回路８を制御して、Ｘ１軸を中心としたティルトミラー２ａの偏向角度を制御することによりティルトミラー２ａの面位を偏向して、当該出力光の光路を偏向することにより、当該出力光の光レベルを減衰させる。

そして、粗調整部９ａは、光検出器６で検出される出力光レベルＰ（図５参照）が目標レベルＰｒよりも高い（Ｐ＞Ｐｒ）か否かを判断し（ステップＳ４）、出力光レベルＰが目標レベルＰｒよりも高くなければ（ステップＳ４でＮｏであれば）、上記ステップＳ２以降の処理にリターンして所定の制御回数ｎに達しない限りにおいて同じＸ１軸についてのミラー角度制御を再度実行する。

一方、ここで出力光レベルＰが目標レベルＰｒよりも高ければ（ステップＳ４でＹｅｓであれば）、さらに、粗調整部９ａは、現在の光検出器６で検出される現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒに所定値（許容値）α（但し、α＞０）を加えた値よりも小さい（Ｐ＜Ｐｒ＋α）か否か、つまり、現在の出力光レベルPが目標レベルＰｒの許容値αの範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ５）。

ここで、現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒの許容値αの範囲内になければ（ステップＳ５でＮｏであれば）、粗調整部９ａは、上記ステップＳ２の処理にリターンして所定の制御回数ｎに達しない限りにおいて同じＸ１軸についてのミラー角度制御を継続する。
一方、現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒについての許容値αの範囲内にある場合（ステップＳ５でＹｅｓの場合）、粗調整部９ａは処理（Ｘ１軸についてのミラー角度制御）を終了（中止）する。

つまり、上述したステップＳ２〜Ｓ５は、粗調整部９ａが、光検出器６で検出される現在の出力光レベルＰが所定の目標レベルＰｒについての許容値αの範囲内（Ｐｒ＜Ｐ＜Ｐｒ＋α）になるようにＸ１軸についてのミラー角度を適応的に制御する、粗調整制御ステップＳ１０として機能する。
ここで、かかる制御の際の出力光レベルと偏向軸についての偏向角度（即ち、ティルトミラー２ａの偏向制御量）との関係に着目すると、例えば図５に示すように、粗調整制御ステップＳ１０において、粗調整部９ａがＸ１軸についての偏向角度を制御する（即ち、Ｘ１軸を中心とした偏向角度を最小分解能で制御することによってティルトミラー２ａの偏向制御量を最小分解能Ｄで制御する）ことにより、光検出器６で検出される現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒよりも大きく、且つ、目標レベルＰｒに所定値αを加えたレベルよりも低くなるように、つまり、Ｐｒ＜Ｐ＜Ｐｒ＋αが成立するように出力光レベルＰが図５に二点鎖線Ｑで示すガウス分布特性上を変化して減衰することになる。なお、この図５や前記図９に示すように、偏向角度と出力光レベルとの関係を示すガウス分布特性は、出力光レベルが最大となる偏向角度を中心として左右対称となるため、偏向角度をずらす方向は２方向のうちいずれでもよい。

次に、微調整部９ｂが、駆動回路８を制御して、上記Ｘ１軸とは異なる偏向軸、例えば同じ入力側のティルトミラー２ａの第２偏向軸１４（ここではＹ１軸という）を中心とした偏向角度を制御する（ステップＳ６）。つまり、微調整部９ｂが駆動回路８を制御して、Ｙ１軸の偏向角度を制御することによりティルトミラー２ａの面位を偏向して、粗調整制御ステップＳ１０で所定範囲まで減衰された出力光レベルＰを、さらに目標レベルＰｒに向けて減衰させる。

そして、微調整部９ｂは、上記ステップＳ６でのＹ１軸制御後に光検出器６で検出される現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒと等しいか否かを判断し（ステップＳ７）、現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒと等しくなければ（ステップＳ７でＮｏの場合）、現在の出力光レベルＰと目標レベルＰｒとが等しくなるまで（ステップＳ７のＹｅｓと判定されるまで）、上記ステップＳ６の処理（Ｙ１軸を中心としたミラー角度制御）を再度実行し、現在の出力光レベルＰと目標レベルＰｒとが等しくなった時点でＹ１軸を中心としたミラー角度制御を終了する。

かかるＹ１軸についての偏向制御は、上記Ｘ１軸についての偏向制御により図５に示すＸ１軸についてのガウス分布特性Ｑ上を点Ｐまで変化（減衰）させた出力光レベルＰを、Ｙ１軸についてのガウス分布特性（図５の実線Ｒ参照）の偏向制御に対する出力光レベル変化の感度が低い部分（カーブが緩やかな部分）を点Ｐ′まで変化（減衰）させることを意味する。

つまり、上述したステップＳ６，Ｓ７は、Ｙ１軸についての偏向制御を行なう（即ち、Ｙ１軸を中心とした偏向角度を最小分解能で制御することによってティルトミラー２ａの偏向制御量を最小分解能Ｄで制御する）ことにより、光検出器６で検出される現在の出力光レベルＰが所定の目標レベルＰｒになるようにＹ１軸についてのガウス分布特性Ｒの偏向制御に対する出力光レベル変化の感度が低い部分を利用して高分解能に制御する、微調整制御ステップＳ２０として機能する。

なお、上記制御方法は、減衰の必要な波長の出力光のそれぞれについて、上述したステップＳ１〜Ｓ７（ステップＳ１，Ｓ１０，Ｓ２０）の処理を実行することにより完了される。
このように、本発明の一実施形態によれば、制御回路９の粗調整部９ａが、駆動回路８を制御してＸ１軸についての偏向角度を偏向させてティルトミラー２ａの面位を偏向することにより、現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒについての許容値αの範囲内（ここでは、Ｐｒ＜Ｐ＜Ｐｒ＋α）となるように制御し（粗調整制御ステップＳ１０）、その後、制御回路９の微調整部９ｂが、駆動回路８を制御してＸ１軸と異なるＹ１軸についての偏向角度を偏向させてティルトミラー２ａの面位をさらに偏向することにより、Ｙ１軸についてのガウス分布のカーブの緩やかな部分を利用して、現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒとなるように高分解能に制御する（微調整制御ステップＳ２０）。

したがって、微小な分解能（例えば０．１（ｄＢ））で出力光レベルの減衰を実現することができ、各波長の出力光レベルを高精度に目標レベルに制御することができる。
（１．２）変形例（３軸制御）
上述した実施形態では、粗調整部９ａが制御する偏向軸をティルトミラー２ａの第１偏向軸（Ｘ１軸）１３とし、微調整部９ｂが制御する偏向軸をティルトミラー２ａの第２偏向軸（Ｙ１軸）１４としたが、粗調整部９ａと微調整部９ｂとが制御する軸がそれぞれ異なっていれば、粗調整部９ａ及び微調整部９ｂが、ティルトミラー２ａ，２ｂが有する合計４つの偏向軸のうち何れの軸を制御してもよい。例えば、ここでは、３つの偏向軸を制御する場合について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。

図６は本発明の変形例としての空間光スイッチの制御方法（３軸制御）を説明するためのフローチャート（ステップＳ１〜Ｓ５，Ｓ２′〜Ｓ７′）である。つまり、この図６に示すように、制御回路９は、例えば、粗調整部９ａが上述した実施形態と同様にＸ１軸を制御した後、さらに、粗調整部９ａがＸ１軸とは異なるＹ１軸を制御し、その後、微調整部９ｂがＸ１軸及びＹ１軸とは異なる、出力側のティルトミラー２ｂの第１偏向軸１３（以下、Ｘ２軸という）を制御するように構成してもよい。

このとき、粗調整部９ａにより、上述した実施形態と同様にＸ１軸を制御した（粗調整制御ステップＳ１０）後、上記Ｘ１軸とは異なる偏向軸、例えばＹ１軸についてのミラー角度制御が行なわれるが、粗調整部９ａは、まず、今回の制御がｍ（ｍは２以上の整数で、ｍ＝ｎでもｍ≠ｎでもよい）回目未満か否かを判断し（ステップＳ２′）、ｍ回目以上であれば（ステップＳ２′でＮｏであれば）、後述するステップＳ３′〜Ｓ５′までの処理をスキップして後述するステップＳ６′の処理へ進む。

一方、上記偏向軸（Ｙ１軸）についての偏向制御回数がｍ回未満であれば（ステップＳ２′でＹｅｓであれば）、粗調整部９は、駆動回路８を制御して、Ｙ１軸を中心としたティルトミラー２ａの偏向角度を制御することによりティルトミラー２ａの面位を偏向して、当該出力光の光路を偏向することにより、当該出力光の光レベルを減衰させる（ステップＳ３′）。

そして、粗調整部９ａは、光検出器６で検出される現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒよりも高い（Ｐ＞Ｐｒ）か否かを判断し（ステップＳ４′）、出力光レベルＰが目標レベルＰｒよりも高くなければ（ステップＳ４′でＮｏであれば）、上記ステップＳ２′以降の処理にリターンして所定の制御回数ｍに達しない限りにおいて同じＹ１軸についてのミラー角度制御を再度実行する。

一方、ここで現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒよりも高ければ（ステップＳ４′でＹｅｓであれば）、さらに、粗調整部９ａは、現在の光検出器６で検出される現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒに所定値（許容値）β（但し、０＜β＜α）を加えた値よりも小さい（Ｐ＜Ｐｒ＋β）か否か、つまり、現在の出力光レベルPが目標レベルＰｒの許容値βの範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ５′）。

ここで、現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒの許容値βの範囲内になければ（ステップＳ５′でＮｏであれば）、粗調整部９ａは、上記ステップＳ２′の処理にリターンして所定の制御回数ｍに達しない限りにおいて同じＹ１軸についてのミラー角度制御を継続する。
一方、現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒについての許容値βの範囲内にある場合（ステップＳ５′でＹｅｓの場合）、粗調整部９ａは処理（Ｙ１軸についてのミラー角度制御）を終了（中止）する。

つまり、上述したステップＳ２′〜Ｓ５′は、粗調整部９ａが、光検出器６で検出される現在の出力光レベルＰが所定の目標レベルＰｒについての許容値βの範囲内（Ｐｒ＜Ｐ＜Ｐｒ＋β）になるようにＹ１軸についてのミラー角度を適応的に制御する、粗調整制御ステップＳ１０′として機能する。
ここで、かかる制御の際の出力光レベルと偏向軸についての偏向角度（即ち、ティルトミラー２ａ，２ｂの偏向制御量）との関係に着目すると、例えば図７に示すように、上記Ｘ１軸についての偏向制御により図７に示すＸ１軸についてのガウス分布特性Ｑ上を点Ｐまで変化（減衰）させた出力光レベルＰを、粗調整部９ａがＹ１軸についての偏向角度を制御することにより、目標レベルＰｒよりも大きく、且つ、目標レベルＰｒに所定値βを加えたレベルよりも低くなるように、つまり、Ｐｒ＜Ｐ＜Ｐｒ＋βが成立するように出力光レベルＰを図７に一点鎖線Ｑ′で示すガウス分布特性上を変化させて点Ｐ′まで減衰させることになる。

次に、微調整部９ｂが、駆動回路８を制御して、上記Ｘ１軸及びＹ１軸とは異なる偏向軸、例えば出力側のティルトミラー２ｂの第２向軸１３（ここではＸ２軸）を中心とした偏向角度を制御する（ステップＳ６′）。つまり、微調整部９ｂが駆動回路８を制御して、Ｘ２軸についての偏向角度を制御することによりティルトミラー２ｂの面位を偏向して、粗調整制御ステップＳ１０′で所定範囲（図７の点Ｐ′）まで減衰された出力光レベルＰを、さらに目標レベルＰｒに向けて減衰させる。

そして、図６に示すように、微調整部９ｂは、現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒと等しいか否かを判断し（ステップＳ７′）、現在の出力光レベルＰが目標レベルＰｒと等しくなければ（ステップＳ７′でＮｏの場合）、現在の出力光レベルＰと目標レベルＰｒとが等しくなるまで（ステップＳ７′でＹｅｓと判定されるまで）、上記ステップＳ６′の処理（Ｘ２軸を中心としたミラー角度制御）を再度実行し、現在の出力光レベルＰと目標レベルＰｒとが等しくなった時点でＸ２軸を中心としたミラー角度制御を終了する。

かかるＸ２軸についての偏向制御は、上記Ｙ１軸についての偏向制御により図７に示すＹ１軸についてのガウス分布特性Ｑ′上を点Ｐ′まで変化（減衰）させた出力光レベルＰを、Ｘ２軸についてのガウス分布特性（図７の実線Ｒ参照）の偏向制御に対する出力光レベル変化の感度が低い部分（カーブが緩やかな部分）を点Ｐ″まで変化（減衰）させることを意味する。

つまり、上述したステップＳ６′，Ｓ７′は、Ｘ２軸についての偏向制御を行なうことにより、光検出器６で検出される現在の出力光レベルＰが所定の目標レベルＰｒになるようにＸ２軸についてのガウス分布特性Ｒの偏向制御に対する出力光レベル変化の感度が低い部分を利用して高分解能に制御する、微調整制御ステップＳ２０′として機能する。
これにより、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、上述した実施形態よりも広範囲にわたって細かい分解能で出力光レベルＰを調整させることができる。また、粗調整部９ａがそれぞれ異なる偏向軸（ここではＸ１軸及びＹ１軸）を制御して、２段階のミラー角度制御を行なうことにより（粗調整制御ステップＳ１０，Ｓ１０′）、粗調整部９ａが、目標レベルＰｒに対して上述した２軸制御よりも小さな許容範囲内に出力光レベルＰを減衰させることができるため、微調整制御ステップＳ２０′において、微調整部９ｂが偏向制御（ここではＸ２軸についての偏向制御）に対する出力光レベル変化の感度がより低い部分を利用して、出力光レベルＰをより高分解能に減衰することができ、その結果、より高精度に目標レベルＰｒを実現することができる。

〔２〕その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、偏向手段としてのミラーアレイを入力ミラーアレイ２−１及び出力ミラーアレイ２−２の複数そなえた空間光スイッチに適用されたものを例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、図８に示すような配置により入力コリメータアレイ１，ミラーアレイ２及び出力コリメータアレイ３を構成してもよい。

すなわち、偏向手段としてのミラーアレイ２を一つだけそなえ、入力コリメータアレイ１及び出力コリメータアレイ３は互いに９０度の角度をなして配置する一方、ミラーアレイ２を入力コリメータアレイ１及び出力コリメータアレイ３のそれぞれに対して４５度の角度をなして配置するように構成してもよい。但し、ミラーアレイ２は、入力ミラーアレイ２−１もしくは出力ミラーアレイ２−２と同様の構成を採用している。

この場合でも、ミラーアレイ２を構成する個々のティルトミラーの異なる偏向軸についてミラー角度制御を順番に行なうことにより、上述した実施形態と同様に、出力光レベルを高分解能に制御することが可能である。
つまり、本発明では、偏向手段としてのミラーアレイが、それぞれ異なる特性でマイクロミラー（ティルトミラー）の面位を偏向する複数の偏向軸を有したマイクロミラーユニットにより構成されていればよい。

従って、上述した実施形態では、入力ミラーアレイ２−１及び出力ミラーアレイ２−２が、図３に示すマイクロミラーユニット１０がＮ個アレイ状に配置されることによって構成されるとしたが、これに限定されるものではなく、それぞれ異なる特性でマイクロミラー１２の面位を偏向する３以上の偏向軸を有するマイクロミラーユニットを採用してもよい。

さらに、偏向手段としてのミラーアレイが複数存在する場合には、偏向軸を一つだけそなえたマイクロミラーユニットを採用してもよい。この場合も、異なるマイクロミラーユニットの偏向軸を順番に制御すれば、上記と同様の作用効果を得ることができる。
また、上述した実施形態では、２軸制御及び３軸制御の場合について説明したが、４軸の全てを制御するようにしてもよい。さらに、異なる偏向軸についての制御を順番に行なうことを前提として、各偏向軸の制御順序も不問である。例えば、同じティルトミラーの異なる偏向軸についてどちらを先に制御してもよいし、異なる（入力側及び出力側の）ティルトミラーの偏向軸についてどちらを先に制御してもよい。

〔３〕付記
（付記１）
２以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段をそなえた空間光スイッチの制御装置であって、
該出力ポートからの出力光レベルを検出する光検出手段と、
該偏向手段の一の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、該偏向手段の他の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該光検出手段で検出される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、空間光スイッチの制御装置。

（付記２）
１以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段を複数そなえた空間光スイッチの制御装置であって、
該出力ポートからの出力光レベルを検出する光検出手段と、
任意の偏向手段の一の偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、当該偏向軸以外の他の偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該光検出手段で検出される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、空間光スイッチの制御装置。

（付記３）
該制御手段が、
該光検出手段で検出される出力光レベルが所定の目標レベルについての許容範囲内となるように、上記一の偏向軸についての制御を行なう粗調整部と、
該粗調整部による制御の後に、該光検出手段で検出される出力光レベルが該目標レベルとなるように、上記他の偏向軸についての制御を行なう微調整部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１又は２に記載の空間光スイッチの制御装置。

（付記４）
該偏向手段が、該偏向軸として互いに直交する回転軸を有するティルトミラーにより構成されていることを特徴とする、付記１又は２に記載の空間光スイッチの制御装置。
（付記５）
２以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段をそなえた空間光スイッチの制御方法であって、
該偏向手段の一の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、
該偏向手段の他の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該出力ポートから出力される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御することを特徴とする、空間光スイッチの制御方法。

（付記６）
１以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段を複数そなえた空間光スイッチの制御方法であって、
任意の偏向手段の一の偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、
当該偏向軸以外の他の偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該出力ポートから出力される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御することを特徴とする、空間光スイッチの制御方法。

（付記７）
該出力光レベルが所定の目標レベルについての許容範囲内となるように、上記一の偏向軸についての粗調整制御を行なった後、
該出力光レベルが該目標レベルとなるように、上記他の偏向軸についての微調整制御を行なうことを特徴とする、付記５又は６に記載の空間光スイッチの制御方法。

本発明の一実施形態としての空間光スイッチの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態としての空間光スイッチの制御装置が適用される空間光スイッチの要部を示す模式図である。 図１及び図２に示す空間光スイッチに適用されるティルトミラー（マイクロミラーユニット）を示す模式的斜視図である。 本発明の一実施形態としての空間光スイッチの制御方法（２軸制御）を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態としての空間光スイッチの制御方法により変更される出力光レベルと偏向制御量との関係（ガウス分布）の一例を示す図である。 本発明の変形例としての空間光スイッチの制御方法（３軸制御）を説明するためのフローチャートである。 本発明の変形例としての空間光スイッチの制御方法により変更される出力光レベルと偏向制御量との関係（ガウス分布）の一例を示す図である。 本発明の変形例としての空間光スイッチの制御装置が適用される空間光スイッチの要部を示す上視図である。 出力光レベルと偏向軸についての偏向角度との関係（ガウス分布）の一例を示す図である。

符号の説明

１ 入力コリメータアレイ
１ａ 入力コリメータ（入力ポート）
２ ミラーアレイ（偏向手段）
２ａ，２ｂ ティルトミラー
２−１ 入力ミラーアレイ
２−２ 出力ミラーアレイ
３ 出力コリメータアレイ
３ａ 出力コリメータ（出力ポート）
４ カプラ部
５ 制御装置
６ 光検出器（光検出手段）
７ 制御部（制御手段）
８ 駆動回路
９ 制御回路
９ａ 粗調整部
９ｂ 微調整部
１０ マイクロミラーユニット
１１ 固定フレーム
１２ マイクロミラー（ティルトミラー）
１３ 第１のトーションバー（第１偏向軸）
１４ 第２のトーションバー（第２偏向軸）

Claims (5)

1. ２以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段をそなえた空間光スイッチの制御装置であって、
   該出力ポートからの出力光レベルを検出する光検出手段と、
   該偏向手段の一の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、該偏向手段の他の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該光検出手段で検出される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、空間光スイッチの制御装置。
2. １以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段を複数そなえた空間光スイッチの制御装置であって、
   該出力ポートからの出力光レベルを検出する光検出手段と、
   任意の偏向手段の一の偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、当該偏向軸以外の他の偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該光検出手段で検出される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、空間光スイッチの制御装置。
3. 該制御手段が、
   該光検出手段で検出される出力光レベルが所定の目標レベルについての許容範囲内となるように、上記一の偏向軸についての制御を行なう粗調整部と、
   該粗調整部による制御の後に、該光検出手段で検出される出力光レベルが該目標レベルとなるように、上記他の偏向軸についての制御を行なう微調整部とをそなえて構成されたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の空間光スイッチの制御装置。
4. ２以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段をそなえた空間光スイッチの制御方法であって、
   該偏向手段の一の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、
   該偏向手段の他の該偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該出力ポートから出力される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御することを特徴とする、空間光スイッチの制御方法。
5. １以上の偏向軸を有し該偏向軸を中心とした偏向角度が制御されることにより、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間でいずれかの入力ポートからの光路を偏向していずれかの出力ポートに出力する偏向手段を複数そなえた空間光スイッチの制御方法であって、
   任意の偏向手段の一の偏向軸を中心とした偏向角度を制御した後、
   当該偏向軸以外の他の偏向軸を中心とした偏向角度を制御して、該出力ポートから出力される出力光レベルを所望の光出力レベルに制御することを特徴とする、空間光スイッチの制御方法。

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