JP2007065594A - 光スイッチの出力光強度制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＭＥＭＳ光スイッチにおいて、出力ポートにおける出力光強度が最大になるように各ミラーの角度調整を効率よく行い速やかに出力光強度が最大かつ安定状態にする。【解決手段】 第１の制御光と第２の制御光をＭＥＭＳ光スイッチに対して逆方向に入力し、各制御光の出力光強度比を検出し、その光強度比に応じて２つのＭＥＭＳミラーのうちずれが大きい方のＭＥＭＳミラーを判別し、光強度比が１になるようにずれが大きい一方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第１の手順と、次に光強度比が所定値になるように他方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第２の手順とを１サイクルとし、第１の手順で光強度比が１に調整されるときに第１の制御光の光強度と前サイクルにおける第１の制御光の光強度との変化量が所定値以下になるまで第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した信号光を２つのＭＥＭＳ（Micro Electric Mechanical System) ミラーによって連続的に反射させ、任意の出力ポートに出力する２枚のＭＥＭＳミラーアレイを用いたＭＥＭＳ光スイッチにおいて、信号光の出力経路を決める２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度を制御する光スイッチの出力光強度制御方法および装置に関する。

図８は、ＭＥＭＳ光スイッチの構成例を示す。図８において、ＭＥＭＳ光スイッチは、複数のコリメータを２次元に配置した２つのコリメータアレイ６，７と、複数のミラーを２次元に配置した２つのＭＥＭＳミラーアレイ８，９を組み合わせた構成である。なお、入力側のコリメータアレイ６には、各コリメータに対応させて複数の光ファイバを２次元に配置した入力光ファイバアレイが接続され、出力側のコリメータアレイ７には、各コリメータに対応させて複数の光ファイバを２次元に配置した出力光ファイバアレイが接続される。また、各ミラーはＭＥＭＳ技術によりその角度が制御され、２つのＭＥＭＳミラーアレイ８，９で反射させるミラーの組み合わせによって任意の入出力光ファイバ間の接続（出力経路の切り替え）が可能になっている。

ところで、各ミラーは出力経路に応じた所定の角度が予め設定されるが、各ミラーの角度の微小変動により、出力側のコリメータ（出力ポート）に対して信号光の入射角あるいは入射位置が微小変動し、出力光強度が変動することがある。このような出力光強度を制御する方法として、出力光強度をモニタし、出力光強度が最大になるように各ミラーの角度調整を行う方法がとられる。このとき、出力光強度をモニタしながら各ミラーの角度をｘ軸方向、ｙ軸方向に調整する方法、各ミラーをスパイラルに角度変化させて出力光強度が最大になるように角度を調整する方法などが用いられている。

また、出力側に受光器アレイを配置し、受光器アレイに到達しているビーム形状から入射位置および角度を測定して最適な入射位置および角度を調整する方法も知られている（特許文献１）。
特開２００２−２３６２６４号公報

ＭＥＭＳ光スイッチでは、出力ポートにおける出力光強度が最大になるように２つのミラーの角度調整が行われる。このとき図９に示すように、入力側のミラー１の角度をずらすと、出力ポート（出力側のコリメータ４）への入射角度および入射位置が変化する。したがって、従来はミラー１の角度調整に対応して出力側のミラー２の角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度が最大になるように制御される。しかし、ミラー１とミラー２はそれぞれ独立に角度調整が行われるために、出力ポートにおける出力光強度が各ミラーの角度調整のたびに変動し、出力光強度が最大かつ安定状態になるまでに時間がかかっていた。

ところで、各ミラーの角度調整を行うと出力ポートにおける出力光強度が変化するが、その出力光強度を検出しているのみでは、ミラー１とミラー２のどちらの角度が大きくずれているのか判断できない。すなわち、出力ポートにおける出力光強度は、出力ポート（出力側のコリメータ４）への入射角度および入射位置によって決定されるものの、２枚のミラーの角度状況を考慮せずに各ミラーの角度調整を行うことは効率的ではない。

本発明は、複数の入出力ポート間で、２つのＭＥＭＳミラーの角度を制御して信号光の出力経路を切り替える光スイッチにおいて、出力ポートにおける出力光強度が最大になるように各ミラーの角度調整を効率よく行い、速やかに出力光強度が最大かつ安定状態になるように制御することができる光スイッチの出力光強度制御方法および装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した信号光を２つのＭＥＭＳミラーによって連続的に反射させて任意の出力ポートに出力する２枚のＭＥＭＳミラーアレイを用いた光スイッチに対して、信号光の出力経路を決める２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度を制御する光スイッチの光出力強度制御方法において、第１の制御光を入力ポートから入力し、２つのＭＥＭＳミラーを介して出力ポートへ出力してその光強度を検出し、第２の制御光を出力ポートから入力し、２つのＭＥＭＳミラーを介して入力ポートへ出力してその光強度を検出し、出力ポートにおける第１の制御光の光強度と入力ポートにおける第２の制御光の光強度の光強度比を検出し、光強度比に応じて２つのＭＥＭＳミラーのうちずれが大きい方のＭＥＭＳミラーを判別し、光強度比が１になるようにずれが大きい一方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第１の手順と、次に光強度比が所定値になるように他方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第２の手順とを１サイクルとし、第１の手順で光強度比が１に調整されるときに第１の制御光の光強度と前サイクルにおける第１の制御光の光強度との変化量が所定値以下になるまで第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す。

第２の発明は、複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した信号光を２つのＭＥＭＳミラーによって連続的に反射させて任意の出力ポートに出力する２枚のＭＥＭＳミラーアレイを用いた光スイッチに対して、信号光の出力経路を決める２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度を制御する光スイッチの光出力強度制御方法において、第１の制御光を入力ポートから入力し、２つのＭＥＭＳミラーを介して出力ポートへ出力してその光強度を検出し、第２の制御光を出力ポートから入力し、２つのＭＥＭＳミラーを介して入力ポートへ出力してその光強度を検出し、出力ポートにおける第１の制御光の光強度と入力ポートにおける第２の制御光の光強度の少なくとも一方が検出されたときに、その光強度が大きくなる方向に２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行う。

第３の発明は、第２の発明の方法に加えて、出力ポートにおける第１の制御光の光強度と入力ポートにおける第２の制御光の光強度の両方が検出されたときに、第１の発明の方法をとる。

第４の発明は、第１の発明または第３の発明において、２つのＭＥＭＳミラーのうち入力ポートに近い方を第１ミラー、出力ポートに近い方を第２ミラーとし、第１の制御光の光強度をＰ１、第２の制御光の光強度をＰ２とし、その光強度比を（Ｐ１／Ｐ２）としたときに、光強度比が１より大きい場合に、光強度比が１になるように第２ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに第２ミラーの角度を固定し、光強度比が１より大きくなるように第１ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より大きい所定値または最大値になったときに第１ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返し、光強度比が１より小さい場合に、光強度比が１になるように第１ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに第１ミラーの角度を固定し、光強度比が１より小さくなるように第２ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より小さい所定値または最小値になったときに第２ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す。

第５の発明は、第１の発明または第３の発明において、２つのＭＥＭＳミラーのうち入力ポートに近い方を第１ミラー、出力ポートに近い方を第２ミラーとし、第１の制御光の光強度をＰ１、第２の制御光の光強度をＰ２とし、その光強度比を（Ｐ２／Ｐ１）としたときに、光強度比が１より大きい場合に、光強度比が１になるように第１ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに第１ミラーの角度を固定し、光強度比が１より大きくなるように第２ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より大きい所定値または最大値になったときに第２ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返し、光強度比が１より小さい場合に、光強度比が１になるように第２ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに第２ミラーの角度を固定し、光強度比が１より小さくなるように第１ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より小さい所定値または最小値になったときに第１ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す。

第６の発明は、第１〜第３の発明において、第１の制御光として信号光を用いる。

第７の発明は、複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した信号光を２つのＭＥＭＳミラーによって連続的に反射させて任意の出力ポートに出力する２枚のＭＥＭＳミラーアレイを用いた光スイッチに対して、信号光の出力経路を決める２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度を制御する光スイッチの光出力強度制御装置において、第１の制御光を入力ポートから入力し、２つのＭＥＭＳミラーを介して出力ポートへ出力してその光強度を検出する第１の手段と、第２の制御光を出力ポートから入力し、２つのＭＥＭＳミラーを介して入力ポートへ出力してその光強度を検出する第２の手段と、出力ポートにおける第１の制御光の光強度と入力ポートにおける第２の制御光の光強度の光強度比を検出し、該光強度比に応じて２つのＭＥＭＳミラーのうちずれが大きい方のＭＥＭＳミラーを判別し、該光強度比が１になるようにずれが大きい一方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第１の手順と、次に光強度比が所定値になるように他方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第２の手順とを１サイクルとし、第１の手順で光強度比が１に調整されるときに第１の制御光の光強度と前サイクルにおける第１の制御光の光強度との変化量が所定値以下になるまで第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す制御手段とを備える。

第８の発明は、複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した信号光を２つのＭＥＭＳミラーによって連続的に反射させて任意の出力ポートに出力する２枚のＭＥＭＳミラーアレイを用いた光スイッチに対して、信号光の出力経路を決める２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度を制御する光スイッチの光出力強度制御装置において、第１の制御光を入力ポートから入力し、２つのＭＥＭＳミラーを介して出力ポートへ出力してその光強度を検出する手段と、第２の制御光を出力ポートから入力し、２つのＭＥＭＳミラーを介して入力ポートへ出力してその光強度を検出する手段と、出力ポートにおける第１の制御光の光強度と入力ポートにおける第２の制御光の光強度の少なくとも一方が検出されたときに、その光強度が大きくなる方向に２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行う制御手段とを備える。

第９の発明は、第８の発明の装置構成に加えて、出力ポートにおける第１の制御光の光強度と入力ポートにおける第２の制御光の光強度の両方が検出されたときに、第７の発明の装置構成をとる。

第１０の発明は、第７または第９の発明において、２つのＭＥＭＳミラーのうち入力ポートに近い方を第１ミラー、出力ポートに近い方を第２ミラーとし、第１の制御光の光強度をＰ１、第２の制御光の光強度をＰ２とし、その光強度比を（Ｐ１／Ｐ２）としたときに、制御手段は、光強度比が１より大きい場合に、光強度比が１になるように第２ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに第２ミラーの角度を固定し、光強度比が１より大きくなるように第１ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より大きい所定値または最大値になったときに第１ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返し、光強度比が１より小さい場合に、光強度比が１になるように第１ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに第１ミラーの角度を固定し、光強度比が１より小さくなるように第２ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より小さい所定値または最小値になったときに第２ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す構成である。

第１１の発明は、第７または第９の発明において、２つのＭＥＭＳミラーのうち入力ポートに近い方を第１ミラー、出力ポートに近い方を第２ミラーとし、第１の制御光の光強度をＰ１、第２の制御光の光強度をＰ２とし、その光強度比を（Ｐ２／Ｐ１）としたときに、制御手段は、光強度比が１より大きい場合に、光強度比が１になるように第１ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに第１ミラーの角度を固定し、光強度比が１より大きくなるように第２ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より大きい所定値または最大値になったときに第２ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返し、光強度比が１より小さい場合に、光強度比が１になるように第２ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに第２ミラーの角度を固定し、光強度比が１より小さくなるように第１ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より小さい所定値または最小値になったときに第１ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す構成である。

第１２の発明は、第７〜第９の発明において、第１の手段は、第１の制御光として信号光を用い、出力ポートにおける信号光の光強度を検出する構成である。

第１３の発明は、第７〜第９の発明において、第１の手段および第２の手段は、第１の制御光を出力する制御光用光源と、第２の制御光を出力する制御光用光源を共有し、１つの制御光用光源から出力される制御光を光カプラで２分岐して入力ポートおよび出力ポートからそれぞれ入力する構成である。

第１４の発明は、第７〜第９の発明において、第１の手段および第２の手段は、出力ポートにおける第１の制御光と、入力ポートにおける第２の制御光を切り替える光スイッチと、光スイッチで切り替えられた各制御光の光強度を検出する１つの受光器とを含み、制御手段は、光強度比に基づく制御に応じて光スイッチの切り替えタイミングを制御する構成である。

第１５の発明は、第７〜第９の発明において、第１の手段は、信号光の波長と異なる波長の第１の制御光を出力する制御光用光源を備え、信号光と波長分波して第１の制御光の光強度を検出する構成である。

本発明は、２方向の制御光の出力光強度を検出し、その光強度比からＭＥＭＳ光スイッチの２つのミラーにおける角度が大きくずれている方のミラーを判別する。そして、最初にそのミラーの角度を調整し、次に他方のミラーの角度を調整し、これを繰り返すことにより、２つのミラーの順序を考慮せずに調整する場合に比べて効率よく角度調整を行い、短時間で出力光強度を最大かつ安定状態になるように制御することができる。

また、本発明は、２方向の制御光の一方の出力光強度が検出される場合に、その光強度を用いて光スイッチの出力光強度が大きくなるように２つのミラーの角度調整を行うことにより、２方向の制御光の出力光強度が得られる状態にもっていくことができる。さらに、２方向の制御光の出力光強度が得られたときには、その光強度比を用いた上記の制御を行うことにより、２つのミラーの角度調整を効率よく行い、短時間で出力光強度を最大かつ安定状態になるように制御することができる。

（光スイッチの出力光強度制御装置の第１の実施形態）
図１は、本発明の光スイッチの出力光強度制御装置の第１の実施形態を示す。
図において、信号光は光サーキュレータ１４−１を介してＭＥＭＳ光スイッチ１０の所定の入力ポートに入力され、所定の出力ポートから出力されて光サーキュレータ１４−２および光フィルタ１７を介して出力される。制御光１用光源１１−１から出力される制御光１は、光減衰器１２−１，光カプラ１３−１，光サーキュレータ１４−１を介してＭＥＭＳ光スイッチ１０の所定の入力ポートに入力され、所定の出力ポートから出力されて光カプラ１３−２，光フィルタ１６を介して制御光１用受光器１５−１に受光される。制御光２用光源１１−２から出力される制御光２は、光減衰器１２−２，光サーキュレータ１４−２を介してＭＥＭＳ光スイッチ１０の所定の出力ポートに入力され、所定の入力ポートから出力されて光サーキュレータ１４−１を介して制御光２用受光器１５−２に受光される。制御回路１８は、ＭＥＭＳ光スイッチ１０の接続する入出力ポートに応じたミラーの角度を設定するとともに、制御光１用受光器１５−１および制御光２用受光器１５−２で検出される各制御光の光強度に応じて、出力ポートにおける信号光の出力光強度が最大になるように各ミラーの角度調整を行う。

ここでは、信号光と制御光１の波長が異なるものとし、光フィルタ１６はＭＥＭＳ光スイッチ１０の出力光から制御光１のみを分波して制御光１用受光器１５−１に受光させる。また、光フィルタ１７は、ＭＥＭＳ光スイッチ１０の出力光から信号光のみを分波して出力する。さらに、信号光と制御光１の波長が異なる場合には、光カプラ１３−２と光サーキュレータ１４−２の位置を入れ替え、光カプラ１３−２，光フィルタ１６，１７を１つのＷＤＭカプラに置き換えることもできる。ただし、同方向に伝搬する信号光と制御光１が分離できれば、必ずしも波長を相違させる必要はない。また、制御光１の代わりに信号光をモニタする構成としてもよい。

一方、制御光２は、光サーキュレータ１４−２，１４−１を介して、信号光および制御光１と逆方向に伝搬する光であり、波長は任意である。なお、制御光２をＭＥＭＳ光スイッチ１０に入力するための光サーキュレータ１４−２に代えて方向性を有する光カプラを用いてもよく、この場合にはこの光カプラを介して制御光２用光源１１−１の方向に伝搬してくる信号光および制御光１を遮断する光アイソレータまたは光フィルタを用いる。また、ＭＥＭＳ光スイッチ１０の入力側の光サーキュレータ１４−１についても、方向性を有する光カプラに代えることができる。

また、光減衰器１２−１，１２−２は、制御光１用光源１１−１から出力される制御光１の光強度と、制御光２用光源１１−２から出力される制御光の光強度が等しくなるように調整するものであり、各光源の出力光強度が等しくなるように調整されている場合には光減衰器を省くことができる。

（光スイッチの出力光強度制御方法の第１の実施形態）
図２は、本発明の光スイッチの出力光強度制御方法の第１の実施形態を示す。本制御方法は、図１に示す制御回路１８におけるＭＥＭＳ光スイッチ１０のミラーの角度調整の処理手順になる。

制御回路１８は、ＭＥＭＳ光スイッチ１０の接続する入出力ポートに応じたミラー１，ミラー２の角度を設定し、制御光１用受光器１５−１および制御光２用受光器１５−２で検出される制御光１の光強度Ｐ１および制御光２の光強度Ｐ２を検出し、その光強度比として（Ｐ１／Ｐ２）を算出する（Ｓ１）。なお、ミラー１は入力ポート側、ミラー２は出力ポート側である。

次に、光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１より大きいか小さいかを判定し、１より大きい場合には、光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１になるようにミラー２の角度調整を行う（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）。光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１になったときにミラー２の角度を固定し、そのときの制御光１の光強度Ｐ１を保持し、前サイクルのＳ４で光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１になったときの制御光１の光強度Ｐ１に対する変化量を算出する（Ｓ６）。なお、初回の変化量は所定値Ａより大きい値とする。この変化量と所定値Ａとを比較し、変化量が所定値Ａより大きい場合には、光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１より大きい所定値Ｂまたは最大値を超えるまでミラー１の角度調整を行う（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ10）。光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が所定値Ｂまたは最大値を超えたときにミラー１の角度を固定し、Ｓ１またはＳ３の処理に戻る。以上が１サイクルであり、以下同様にミラー２、ミラー１の順番で角度調整を行う。

Ｓ６において、ミラー２の角度調整により光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１になったときの制御光１の光強度Ｐ１と、前サイクルにおける光強度Ｐ１との変化量が所定値Ａより大きいうちは、以上の処理を繰り返す。一方、ミラー２の角度調整により光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１になり、かつ前サイクルにおける光強度Ｐ１との変化量が所定値Ａより小さくなった場合には、ミラー１，２の角度調整が十分に収束したものと判断し、終了する。

また、光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１より小さい場合には、光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１になるようにミラー１の角度調整を行う（Ｓ２，Ｓ11，Ｓ12，Ｓ13）。光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１になったときにミラー１の角度を固定し、そのときの制御光１の光強度Ｐ１を保持し、前サイクルのＳ12で光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１になったときの制御光１の光強度Ｐ１に対する変化量を算出する（Ｓ14）。なお、初回の変化量は所定値Ａにより大きい値とする。この変化量と所定値Ａとを比較し、変化量が所定値Ａより大きい場合には、光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１より小さい所定値Ｃまたは最小値を下回るまでミラー２の角度調整を行う（Ｓ15，Ｓ16，Ｓ17，Ｓ18）。光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が所定値Ｃまたは最小値を下回ったときにミラー２の角度を固定し、Ｓ１またはＳ11の処理に戻る。以上が１サイクルであり、以下同様にミラー１、ミラー２の順番で角度調整を行う。

Ｓ14において、ミラー１の角度調整により光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１になったときの制御光１の光強度Ｐ１と、前サイクルの光強度Ｐ１との変化量が所定値Ａより大きいうちは、以上の処理を繰り返す。一方、ミラー１の角度調整により光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１になり、かつ前サイクルの光強度Ｐ１との変化量が所定値Ａより小さくなった場合には、ミラー１，２の角度調整が十分に収束したものと判断し、終了する。

なお、以上示した制御例は、制御光１の光強度Ｐ１と、制御光２の光強度Ｐ２との光強度比を（Ｐ１／Ｐ２）としたものであるが、その光強度比を（Ｐ２／Ｐ１）とした場合には、図２に示す処理手順に対して逆のパターンとなる。その例を図３に示すが、制御原理は同じである。

図４は、本発明における光スイッチの出力光強度の制御原理を示す。ここでは、図８に示すＭＥＭＳ光スイッチの２つのコリメータアレイ６，７およびミラーアレイ８，９のうち、所定の入出力ポートに対応する１組のコリメータ３，４と、１組のミラー１，２のみを示す。入力ポート５ａから入力する信号光は、ＭＥＭＳ光スイッチ１０のコリメータ３、ミラー１，２およびコリメータ４を介して対応する出力ポート５ｂに出力される。ミラー１，２の角度ずれをθ₁ ，θ₂ とし、コリメータ３とミラー１との距離をｘ₁ 、ミラー１，２間の距離をｘ₂ 、ミラー２とコリメータ４との距離をｘ₃ とする。

ＭＥＭＳ光スイッチにおける信号光の出力光強度は、出力側のコリメータ４における入射位置ずれＬ₁ と入射角度ずれ２(θ₁−θ₂)に依存する。信号光と同方向に入力される制御光１が出力されるコリメータ４における入射位置ずれＬ₁ は、
Ｌ₁ ＝ｘ₂ tan(２θ₁)＋ｘ₃ tan(2(θ₁−θ₂))
となり、ミラー１の角度ずれθ₁ に大きく依存する。一方、信号光と逆方向に入力される制御光２が出力されるコリメータ３における入射位置ずれＬ₂ は、
Ｌ₂ ＝ｘ₂ tan(-2θ₂)＋ｘ₁ tan(2(θ₁−θ₂))
となり、ミラー２の角度ずれθ₂ に大きく依存する。

一方、制御光１の入射角度ずれと制御光２の入射角度ずれはともに2(θ₁−θ₂) となり、入射角度ずれによる制御光１と制御光２の出力強度差は生じない。したがって、制御光１と制御光２の出力強度差は、入射位置ずれＬ₁ ，Ｌ₂ の差によって生じることになる。

ここで、制御光１と制御光２の入力光強度が等しく、制御光１と制御光２の出力光強度をＰ１，Ｐ２とする。このとき、制御光１と制御光２の出力光強度の光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１より大きい場合（Ｐ１＞Ｐ２）は、Ｌ₁ ＜Ｌ₂ と見なすことができ、入射位置ずれＬ₂ に大きく影響を与えているミラー２の角度ずれθ₂ がミラー１の角度ずれθ₁ に比べて大きいと判別できる。一方、光強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１より小さい場合（Ｐ１＜Ｐ２）は、Ｌ₁ ＞Ｌ₂ と見なすことができ、入射位置ずれＬ₁ に大きく影響を与えているミラー１の角度ずれθ₁ がミラー２の角度ずれθ₂ に比べて大きいと判別できる。

本発明はこの関係に基づき、角度が大きくずれている方のミラーを判別し、最初にそのミラーの角度を調整し、次に他方のミラーの角度を調整し、これを繰り返すことにより、２つのミラーの順序を考慮せずに調整する場合に比べて効率よく角度調整を行い、短時間で出力光強度を最大かつ安定状態になるように制御することができる。

（光スイッチの出力光強度制御装置の第２の実施形態）
図５は、本発明の光スイッチの出力光強度制御装置の第２の実施形態を示す。
図において、本実施形態は、図１に示す第１の実施形態の構成における制御光１用光源１１−１および制御光２用光源１１−２を１つの制御光用光源１１とし、光カプラ１９で２分岐して制御光１および制御光２としてＭＥＭＳ光スイッチ１０に双方向から入力する。これにより、光カプラ１０の分岐比が１：１であれば、制御光１および制御光２の入力光強度は等しくなり、第１の実施形態で用いた光減衰器１２−１，１２−２は不要となる。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

（光スイッチの出力光強度制御装置の第３の実施形態）
図６は、本発明の光スイッチの出力光強度制御装置の第３の実施形態を示す。
図において、本実施形態は、図５に示す第２の実施形態の構成における制御光１用受光器１５−１および制御光２用受光器１５−２を１つの制御光用受光器１５とし、光カプラ１３−２および光フィルタ１６を介して入力する制御光１と、光サーキュレータ１４−１を介して入力する制御光２を光スイッチ２０で切り替えて制御光用受光器１５に入力する。光スイッチ２０は、制御回路１８からの同期制御により、例えば図２に示すＳ１，Ｓ３，Ｓ８，Ｓ11，Ｓ16の光強度検出処理で、制御光１と制御光２を切り替えてそれぞれの光強度を検出するようにする。その他の構成は第２の実施形態と同様である。なお、本実施形態の光スイッチ２０を用いた構成は、第１の実施形態にも適用することができる。

（光スイッチの出力光強度制御方法の第２の実施形態）
図７は、本発明の光スイッチの出力光強度制御方法の第２の実施形態を示す。本制御方法は、図１，図５，図６に示す制御回路１８におけるＭＥＭＳ光スイッチ１０のミラーの角度調整の処理手順になる。

制御回路１８は、ＭＥＭＳ光スイッチ１０の接続する入出力ポートに応じたミラー１，ミラー２の角度を初期設定し、制御光１の光強度Ｐ１および制御光２の光強度Ｐ２を検出する（Ｓ21，Ｓ22）。このとき、光強度Ｐ１，Ｐ２がともに検出されない場合には、ミラー１，ミラー２の角度を再設定し、再度制御光１の光強度Ｐ１および制御光２の光強度Ｐ２を検出する（Ｓ23，Ｓ24，Ｓ22）。光強度Ｐ１，Ｐ２が同時に検出された場合には、図２に示す光強度比（Ｐ１／Ｐ２）または図３に示す光強度比（Ｐ２／Ｐ１）に応じた制御を行う（Ｓ25，Ｓ26）。

一方、制御光１の光強度Ｐ１または制御光２の光強度Ｐ２のいずれか一方が先に検出された場合には、その光強度に基づいて、その光強度が大きくなる方向にミラー１，２の角度を適宜調整する（Ｓ25，Ｓ27，Ｓ28）。ここでミラー１，２の角度調整を終了してもよいが、さらに制御光１の光強度Ｐ１および制御光２の光強度Ｐ２を検出し（Ｓ22）、光強度Ｐ１，Ｐ２が同時に検出されるまでＳ27，Ｓ28の処理を繰り返してもよい。そして、光強度Ｐ１，Ｐ２が同時に検出されるようになったときに、図２に示す光強度比（Ｐ１／Ｐ２）または図３に示す光強度比（Ｐ２／Ｐ１）に応じた制御を行う（Ｓ25，Ｓ26）。

また、図２または図３に示すフローチャートは、制御光１の光強度Ｐ１または制御光２の光強度Ｐ２のいずれか一方が先に検出された場合にも対応可能である。例えば図２におてい、光強度Ｐ１のみが検出された場合（Ｐ２＝０）には、（Ｐ１／Ｐ２）は無限大になるので、（Ｐ１／Ｐ２）＞１と判断され、ミラー２の角度調整が行われる。一方、光強度Ｐ２のみが検出された場合（Ｐ１＝０）には、（Ｐ１／Ｐ２）は０であるので、（Ｐ１／Ｐ２）＜１と判断され、ミラー１の角度調整が行われる。

本発明の光スイッチの出力光強度制御装置の第１の実施形態を示す図。 本発明の光スイッチの出力光強度制御方法の第１の実施形態を示すフローチャート。 本発明の光スイッチの出力光強度制御方法の第１の実施形態の変形例を示すフローチャート。 本発明の光スイッチの出力光強度の制御原理を説明する図。 本発明の光スイッチの出力光強度制御装置の第２の実施形態を示す図。 本発明の光スイッチの出力光強度制御装置の第３の実施形態を示す図。 本発明の光スイッチの出力光強度制御方法の第２の実施形態を示すフローチャート。 ＭＥＭＳ光スイッチの構成例を示す図。 従来の角度制御例を示す図。

符号の説明

１，２ ミラー
３，４ コリメータ
５ａ 入力ポート
５ｂ 出力ポート
６，７ コリメータアレイ
８，９ ＭＥＭＳミラーアレイ
１０ ＭＥＭＳ光スイッチ
１１−１ 制御光１用光源
１１−２ 制御光２用光源
１２ 光減衰器
１３，１９ 光カプラ
１４ 光サーキュレータ
１５−１ 制御光１用受光器
１５−２ 制御光２用受光器
１６，１７ 光フィルタ
１８ 制御回路
２０ 光スイッチ

Claims (15)

1. 複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した信号光を２つのＭＥＭＳミラーによって連続的に反射させて任意の出力ポートに出力する２枚のＭＥＭＳミラーアレイを用いた光スイッチに対して、信号光の出力経路を決める２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度を制御する光スイッチの光出力強度制御方法において、
   第１の制御光を前記入力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記出力ポートへ出力してその光強度を検出し、
   第２の制御光を前記出力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記入力ポートへ出力してその光強度を検出し、
   前記出力ポートにおける前記第１の制御光の光強度と前記入力ポートにおける前記第２の制御光の光強度の光強度比を検出し、光強度比に応じて前記２つのＭＥＭＳミラーのうちずれが大きい方のＭＥＭＳミラーを判別し、光強度比が１になるようにずれが大きい一方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第１の手順と、次に光強度比が所定値になるように他方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第２の手順とを１サイクルとし、前記第１の手順で光強度比が１に調整されるときに前記第１の制御光の光強度と前サイクルにおける前記第１の制御光の光強度との変化量が所定値以下になるまで第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す
   ことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御方法。
2. 複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した信号光を２つのＭＥＭＳミラーによって連続的に反射させて任意の出力ポートに出力する２枚のＭＥＭＳミラーアレイを用いた光スイッチに対して、信号光の出力経路を決める２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度を制御する光スイッチの光出力強度制御方法において、
   第１の制御光を前記入力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記出力ポートへ出力してその光強度を検出し、
   第２の制御光を前記出力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記入力ポートへ出力してその光強度を検出し、
   前記出力ポートにおける前記第１の制御光の光強度と前記入力ポートにおける前記第２の制御光の光強度の少なくとも一方が検出されたときに、その光強度が大きくなる方向に前記２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行う
   ことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御方法。
3. 複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した信号光を２つのＭＥＭＳミラーによって連続的に反射させて任意の出力ポートに出力する２枚のＭＥＭＳミラーアレイを用いた光スイッチに対して、信号光の出力経路を決める２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度を制御する光スイッチの光出力強度制御方法において、
   第１の制御光を前記入力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記出力ポートへ出力してその光強度を検出し、
   第２の制御光を前記出力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記入力ポートへ出力してその光強度を検出し、
   前記出力ポートにおける前記第１の制御光の光強度と前記入力ポートにおける前記第２の制御光の光強度の少なくとも一方が検出されたときに、その光強度が大きくなる方向に前記２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、
   前記出力ポートにおける前記第１の制御光の光強度と前記入力ポートにおける前記第２の制御光の光強度の両方が検出されたときに、その光強度比を検出し、該光強度比に応じて前記２つのＭＥＭＳミラーのうちずれが大きい方のＭＥＭＳミラーを判別し、該光強度比が１になるようにずれが大きい一方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第１の手順と、次に光強度比が所定値になるように他方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第２の手順とを１サイクルとし、前記第１の手順で光強度比が１に調整されるときに前記第１の制御光の光強度と前サイクルにおける前記第１の制御光の光強度との変化量が所定値以下になるまで第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す
   ことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御方法。
4. 請求項１または請求項３に記載の光スイッチの光出力強度制御方法において、
   前記２つのＭＥＭＳミラーのうち前記入力ポートに近い方を第１ミラー、前記出力ポートに近い方を第２ミラーとし、前記第１の制御光の光強度をＰ１、前記第２の制御光の光強度をＰ２とし、その光強度比を（Ｐ１／Ｐ２）としたときに、
   光強度比が１より大きい場合に、光強度比が１になるように前記第２ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに前記第２ミラーの角度を固定し、光強度比が１より大きくなるように前記第１ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より大きい所定値または最大値になったときに前記第１ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返し、
   光強度比が１より小さい場合に、光強度比が１になるように前記第１ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに前記第１ミラーの角度を固定し、光強度比が１より小さくなるように前記第２ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より小さい所定値または最小値になったときに前記第２ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す
   ことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御方法。
5. 請求項１または請求項３に記載の光スイッチの光出力強度制御方法において、
   前記２つのＭＥＭＳミラーのうち前記入力ポートに近い方を第１ミラー、前記出力ポートに近い方を第２ミラーとし、前記第１の制御光の光強度をＰ１、前記第２の制御光の光強度をＰ２とし、その光強度比を（Ｐ２／Ｐ１）としたときに、
   光強度比が１より大きい場合に、光強度比が１になるように前記第１ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに前記第１ミラーの角度を固定し、光強度比が１より大きくなるように前記第２ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より大きい所定値または最大値になったときに前記第２ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返し、
   光強度比が１より小さい場合に、光強度比が１になるように前記第２ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに前記第２ミラーの角度を固定し、光強度比が１より小さくなるように前記第１ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より小さい所定値または最小値になったときに前記第１ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す
   ことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御方法。
6. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光スイッチの光出力強度制御方法において、
   前記第１の制御光として前記信号光を用いることを特徴とする光スイッチの光出力強度制御方法。
7. 複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した信号光を２つのＭＥＭＳミラーによって連続的に反射させて任意の出力ポートに出力する２枚のＭＥＭＳミラーアレイを用いた光スイッチに対して、信号光の出力経路を決める２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度を制御する光スイッチの光出力強度制御装置において、
   第１の制御光を前記入力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記出力ポートへ出力してその光強度を検出する第１の手段と、
   第２の制御光を前記出力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記入力ポートへ出力してその光強度を検出する第２の手段と、
   前記出力ポートにおける前記第１の制御光の光強度と前記入力ポートにおける前記第２の制御光の光強度の光強度比を検出し、該光強度比に応じて前記２つのＭＥＭＳミラーのうちずれが大きい方のＭＥＭＳミラーを判別し、該光強度比が１になるようにずれが大きい一方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第１の手順と、次に光強度比が所定値になるように他方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第２の手順とを１サイクルとし、前記第１の手順で光強度比が１に調整されるときに前記第１の制御光の光強度と前サイクルにおける前記第１の制御光の光強度との変化量が所定値以下になるまで第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す制御手段と
   を備えたことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御装置。
8. 複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した信号光を２つのＭＥＭＳミラーによって連続的に反射させて任意の出力ポートに出力する２枚のＭＥＭＳミラーアレイを用いた光スイッチに対して、信号光の出力経路を決める２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度を制御する光スイッチの光出力強度制御装置において、
   第１の制御光を前記入力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記出力ポートへ出力してその光強度を検出する手段と、
   第２の制御光を前記出力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記入力ポートへ出力してその光強度を検出する手段と、
   前記出力ポートにおける前記第１の制御光の光強度と前記入力ポートにおける前記第２の制御光の光強度の少なくとも一方が検出されたときに、その光強度が大きくなる方向に前記２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行う制御手段と
   を備えたことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御装置。
9. 複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した信号光を２つのＭＥＭＳミラーによって連続的に反射させて任意の出力ポートに出力する２枚のＭＥＭＳミラーアレイを用いた光スイッチに対して、信号光の出力経路を決める２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、出力ポートにおける出力光強度を制御する光スイッチの光出力強度制御装置において、
   第１の制御光を前記入力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記出力ポートへ出力してその光強度を検出する第１の手段と、
   第２の制御光を前記出力ポートから入力し、前記２つのＭＥＭＳミラーを介して前記入力ポートへ出力してその光強度を検出する第２の手段と、
   前記出力ポートにおける前記第１の制御光の光強度と前記入力ポートにおける前記第２の制御光の光強度の少なくとも一方が検出されたときに、その光強度が大きくなる方向に前記２つのＭＥＭＳミラーの角度調整を行い、さらに、前記出力ポートにおける前記第１の制御光の光強度と前記入力ポートにおける前記第２の制御光の光強度の両方が検出されたときに、その光強度比を検出し、該光強度比に応じて前記２つのＭＥＭＳミラーのうちずれが大きい方のＭＥＭＳミラーを判別し、該光強度比が１になるようにずれが大きい一方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第１の手順と、次に光強度比が所定値になるように他方のＭＥＭＳミラーの角度調整を行う第２の手順とを１サイクルとし、前記第１の手順で光強度比が１に調整されるときに前記第１の制御光の光強度と前サイクルにおける前記第１の制御光の光強度との変化量が所定値以下になるまで第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す制御手段と
   を備えたことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御装置。
10. 請求項７または請求項９に記載の光スイッチの光出力強度制御装置において、
    前記２つのＭＥＭＳミラーのうち前記入力ポートに近い方を第１ミラー、前記出力ポートに近い方を第２ミラーとし、前記第１の制御光の光強度をＰ１、前記第２の制御光の光強度をＰ２とし、その光強度比を（Ｐ１／Ｐ２）としたときに、
    前記制御手段は、
    光強度比が１より大きい場合に、光強度比が１になるように前記第２ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに前記第２ミラーの角度を固定し、光強度比が１より大きくなるように前記第１ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より大きい所定値または最大値になったときに前記第１ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返し、
    光強度比が１より小さい場合に、光強度比が１になるように前記第１ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに前記第１ミラーの角度を固定し、光強度比が１より小さくなるように前記第２ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より小さい所定値または最小値になったときに前記第２ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す構成である
    ことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御装置。
11. 請求項７または請求項９に記載の光スイッチの光出力強度制御装置において、
    前記２つのＭＥＭＳミラーのうち前記入力ポートに近い方を第１ミラー、前記出力ポートに近い方を第２ミラーとし、前記第１の制御光の光強度をＰ１、前記第２の制御光の光強度をＰ２とし、その光強度比を（Ｐ２／Ｐ１）としたときに、
    前記制御手段は、
    光強度比が１より大きい場合に、光強度比が１になるように前記第１ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに前記第１ミラーの角度を固定し、光強度比が１より大きくなるように前記第２ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より大きい所定値または最大値になったときに前記第２ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返し、
    光強度比が１より小さい場合に、光強度比が１になるように前記第２ミラーの角度調整を行う第１の手順と、光強度比が１になったときに前記第２ミラーの角度を固定し、光強度比が１より小さくなるように前記第１ミラーの角度調整を行う第２の手順と、光強度比が１より小さい所定値または最小値になったときに前記第１ミラーの角度を固定し、再度第１の手順に戻り、第１の手順と第２の手順を順番に繰り返す構成である
    ことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御装置。
12. 請求項７〜請求項９のいずれかに記載の光スイッチの光出力強度制御装置において、
    前記第１の手段は、前記第１の制御光として前記信号光を用い、前記出力ポートにおける信号光の光強度を検出する構成である
    ことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御装置。
13. 請求項７〜請求項９のいずれかに記載の光スイッチの光出力強度制御装置において、
    前記第１の手段および前記第２の手段は、前記第１の制御光を出力する制御光用光源と、前記第２の制御光を出力する制御光用光源を共有し、１つの制御光用光源から出力される制御光を光カプラで２分岐して前記入力ポートおよび前記出力ポートからそれぞれ入力する構成である
    ことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御装置。
14. 請求項７〜請求項９のいずれかに記載の光スイッチの光出力強度制御装置において、
    前記第１の手段および前記第２の手段は、前記出力ポートにおける前記第１の制御光と、前記入力ポートにおける前記第２の制御光を切り替える光スイッチと、光スイッチで切り替えられた各制御光の光強度を検出する１つの受光器とを含み、
    前記制御手段は、前記光強度比に基づく制御に応じて前記光スイッチの切り替えタイミングを制御する構成である
    ことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御装置。
15. 請求項７〜請求項９のいずれかに記載の光スイッチの光出力強度制御装置において、
    前記第１の手段は、前記信号光の波長と異なる波長の第１の制御光を出力する制御光用光源を備え、前記信号光と波長分波して前記第１の制御光の光強度を検出する構成である
    ことを特徴とする光スイッチの光出力強度制御装置。
    

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