JP2010079251A - Optical switch and method of controlling optical switch - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate an optimum driving voltage at a higher speed. <P>SOLUTION: On a plane having coordinate axes of operation amounts V<SB>x</SB>and V<SB>y</SB>, a perturbation pattern is set in which time-varying differences ΔV<SB>x</SB>and ΔV<SB>y</SB>have at least one value on each quadrant taking the original point as a starting point and a terminal point, respectively. New operation amounts V<SB>x</SB>and V<SB>y</SB>giving a tilt angle of a mirror at which the strongest light intensity is detected are calculated from the variation in the light intensity of output light detected with an output light measurement apparatus 4 when the mirrors of a micromirror apparatus 3a, 3b are perturbed according to the perturbation pattern, the operation amounts V<SB>x</SB>and V<SB>y</SB>, and the differences ΔV<SB>x</SB>and ΔV<SB>y</SB>. Thus, a method of driving is achieved in which influences of searching of the operation amounts in all directions on the plane and the residual vibration due to the dynamic characteristic of the mirror at a high speed driving are reduced. As a result, the driving voltage giving the maximum light intensity is calculated at a high speed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光スイッチに関するものである。   The present invention relates to an optical switch.

従来より、光スイッチを実現するための技術の1つとして、マイクロミラーを用いたものが提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。マイクロミラーを用いた従来の光スイッチの一例を図10に示す。   Conventionally, as a technique for realizing an optical switch, a technique using a micromirror has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1). An example of a conventional optical switch using a micromirror is shown in FIG.

図10に示す光スイッチは、入力ポート1aと、出力ポート1bと、入力側マイクロミラーアレイ2aと、出力側マイクロミラーアレイ2bとを備えている。入力ポート1aと出力ポート1bは、それぞれ2次元的に配列された複数の光ファイバからなり、マイクロミラーアレイ2a,2bは、それぞれ2次元的に配列された複数のマイクロミラー装置3a,3bからなる。なお、図10における矢印は光ビームの進行方向を示している。   The optical switch shown in FIG. 10 includes an input port 1a, an output port 1b, an input side micromirror array 2a, and an output side micromirror array 2b. The input port 1a and the output port 1b are each composed of a plurality of optical fibers arranged two-dimensionally, and the micromirror arrays 2a and 2b are each composed of a plurality of micromirror devices 3a and 3b arranged two-dimensionally. . In addition, the arrow in FIG. 10 has shown the advancing direction of the light beam.

ある入力ポート1aから出射した光信号は、この入力ポート1aに対応する入力側マイクロミラーアレイ2aのマイクロミラー装置3aのミラーにより反射されて進行方向が変化(偏向)させられる。後述するように、マイクロミラー装置3aのミラーは2軸回りに回動可能に構成されており、マイクロミラー装置3aの反射光を出力側マイクロミラーアレイ2bの任意のマイクロミラー装置3bに向けることができる。同様に、マイクロミラー装置3bのミラーも2軸回りに回動可能に構成されており、ミラーの傾斜角を適当に制御することにより、マイクロミラー装置3bの反射光を任意の出力ポート1bに向けることができる。したがって、入力側マイクロミラーアレイ2aと出力側マイクロミラーアレイ2bのミラーの傾斜角を適当に制御することにより入出力ポート間の光路の切り替えを行い、2次元的に配列された任意の入力ポート1aと出力ポート1bとの間を接続することができる。   An optical signal emitted from a certain input port 1a is reflected by the mirror of the micromirror device 3a of the input side micromirror array 2a corresponding to the input port 1a, and the traveling direction is changed (deflected). As will be described later, the mirror of the micromirror device 3a is configured to be rotatable about two axes, and the reflected light of the micromirror device 3a can be directed to any micromirror device 3b of the output side micromirror array 2b. it can. Similarly, the mirror of the micromirror device 3b is also configured to be rotatable about two axes, and the reflected light of the micromirror device 3b is directed to an arbitrary output port 1b by appropriately controlling the tilt angle of the mirror. be able to. Therefore, by appropriately controlling the tilt angles of the mirrors of the input side micromirror array 2a and the output side micromirror array 2b, the optical path is switched between the input and output ports, and any input port 1a arranged two-dimensionally. Can be connected to the output port 1b.

このような光スイッチの構成要素として最も特徴的なものがミラーを有するマイクロミラー装置3a,3bである。従来より、マイクロミラー装置は、図11,図12に示すように、ミラーが形成されたミラー基板200と、電極が形成された電極基板300とが並行に配設された構造を有する(非特許文献1参照)。   The most characteristic components of such an optical switch are micromirror devices 3a and 3b having mirrors. Conventionally, as shown in FIGS. 11 and 12, the micromirror device has a structure in which a mirror substrate 200 on which a mirror is formed and an electrode substrate 300 on which an electrode is formed are arranged in parallel (non-patent document). Reference 1).

ミラー基板200は、板状の枠部210と、枠部210の開口内に配設された可動枠220と、可動枠220の開口内に配設されたミラー230とを有する。枠部210、トーションバネ211a,211b,221a,221b、可動枠220およびミラー230は例えば単結晶シリコンで一体形成されている。ミラー230の表面には例えば3層のTi/Pt/Au層が形成されている。一対のトーションバネ211a,211bは、枠部210と可動枠220とを連結している。可動枠220およびミラー230は、一対のトーションバネ211a,211bを通る図11の可動枠回転軸Xを軸として回動することができる。同様に、一対のトーションバネ221a,221bは、可動枠220とミラー230とを連結している。ミラー230は、一対のトーションバネ221a,221bを通る図11のミラー回動軸Yを軸として回動することができる。可動枠回動軸Xとミラー回動軸Yとは、互いに直交している。結果として、ミラー230は、直交する2軸で回動する。   The mirror substrate 200 includes a plate-shaped frame portion 210, a movable frame 220 disposed in the opening of the frame portion 210, and a mirror 230 disposed in the opening of the movable frame 220. The frame part 210, the torsion springs 211a, 211b, 221a, 221b, the movable frame 220 and the mirror 230 are integrally formed of, for example, single crystal silicon. For example, three Ti / Pt / Au layers are formed on the surface of the mirror 230. The pair of torsion springs 211 a and 211 b connect the frame part 210 and the movable frame 220. The movable frame 220 and the mirror 230 can rotate about the movable frame rotation axis X of FIG. 11 passing through the pair of torsion springs 211a and 211b. Similarly, the pair of torsion springs 221 a and 221 b couple the movable frame 220 and the mirror 230. The mirror 230 can rotate about the mirror rotation axis Y of FIG. 11 passing through the pair of torsion springs 221a and 221b. The movable frame rotation axis X and the mirror rotation axis Y are orthogonal to each other. As a result, the mirror 230 rotates about two orthogonal axes.

電極基板300は、板状の基部310と、段丘状の突出部320とを有する。基部310と突出部320は例えば単結晶シリコンからなる。突出部320は、基部310の上面に形成された角錐台の形状を有する第2テラス322と、第2テラス322の上面に形成された角錐台の形状を有する第1テラス321と、第1テラス321の上面に形成された柱状の形状を有するピボット330とから構成される。突出部320の四隅とこの四隅に続く基部310の上面には、4つの電極340a〜340dが形成されている。また、基部310の上面には、突出部320を挟むように併設された一対の凸部360a,360bが形成されている。さらに、基部310の上面には、配線370が形成されており、この配線370には、引き出し線341a〜341dを介して電極340a〜340dが接続されている。なお、基部310の表面には酸化シリコン等からなる絶縁層311が形成されており、この絶縁層311の上に電極340a〜340d、引き出し線341a〜341d、配線370が形成されている。   The electrode substrate 300 has a plate-like base portion 310 and a terrace-like protruding portion 320. The base 310 and the protrusion 320 are made of, for example, single crystal silicon. The protrusion 320 includes a second terrace 322 having a truncated pyramid shape formed on the upper surface of the base 310, a first terrace 321 having a truncated pyramid shape formed on the upper surface of the second terrace 322, and the first terrace. And a pivot 330 having a columnar shape formed on the upper surface of 321. Four electrodes 340 a to 340 d are formed on the four corners of the protruding portion 320 and the upper surface of the base portion 310 following the four corners. In addition, a pair of convex portions 360 a and 360 b are provided on the upper surface of the base portion 310 so as to sandwich the protruding portion 320. Further, a wiring 370 is formed on the upper surface of the base 310, and electrodes 340a to 340d are connected to the wiring 370 via lead lines 341a to 341d. An insulating layer 311 made of silicon oxide or the like is formed on the surface of the base 310, and electrodes 340a to 340d, lead lines 341a to 341d, and wirings 370 are formed on the insulating layer 311.

以上のようなミラー基板200と電極基板300とは、ミラー230と電極340a〜340dとが対向配置されるように、枠部210の下面と凸部360a,360bの上面とを接合することにより、図12に示すようなマイクロミラー装置を構成する。このようなマイクロミラー装置においては、ミラー230を接地し、電極340a〜340dに駆動電圧を与えて、各電極340a〜340dとミラー230間に非対称な電位差を生じさせることにより、ミラー230に静電引力でトルクを与え、ミラー230を任意の方向へ傾動させることができる。   The mirror substrate 200 and the electrode substrate 300 as described above are formed by joining the lower surface of the frame portion 210 and the upper surfaces of the convex portions 360a and 360b so that the mirror 230 and the electrodes 340a to 340d are opposed to each other. A micromirror device as shown in FIG. 12 is configured. In such a micromirror device, the mirror 230 is grounded, a driving voltage is applied to the electrodes 340a to 340d, and an asymmetric potential difference is generated between each of the electrodes 340a to 340d and the mirror 230. Torque is applied by attractive force, and the mirror 230 can be tilted in an arbitrary direction.

T.Yamamoto, et al., 「A three-dimensional MEMS optical switching module having 100 input and 100 output ports」, Photonics Technology Letters, IEEE, Volume 15, Issue:10T. Yamamoto, et al., `` A three-dimensional MEMS optical switching module having 100 input and 100 output ports '', Photonics Technology Letters, IEEE, Volume 15, Issue: 10

上述したような光スイッチでは、入力ポートから入力された光が任意の出力ポートから出力されるように、ミラーの傾動角を制御することが求められる。ところが、周囲の温度や湿度といった環境の変化や外部からの振動などの影響により、入出力ポートとミラー間の位置誤差やミラーの傾動角の変化が生じ、最適なミラー傾動角からのずれが徐々に大きくなり、出力光のパワー損失が時間とともに大きくなるドリフトが発生することがある。一般的な光ネットワークシステムに用いられる光スイッチに損失変動の原因が発生するとその光ネットワークシステム全体に大きな影響を及ぼすため、光スイッチの光接続強度(入力光に対する出力光の光強度)の損失を所定の許容値内に抑える必要がある。   In the optical switch as described above, it is required to control the tilt angle of the mirror so that light input from the input port is output from an arbitrary output port. However, the positional error between the I / O port and the mirror and the change in the tilt angle of the mirror occur due to environmental changes such as ambient temperature and humidity, and external vibration, and the deviation from the optimum mirror tilt angle gradually increases. There is a case where a drift occurs in which the power loss of output light increases with time. When the cause of loss fluctuation occurs in an optical switch used in a general optical network system, the entire optical network system is greatly affected. Therefore, the optical connection strength of the optical switch (the optical intensity of the output light relative to the input light) is reduced. It is necessary to keep it within a predetermined allowable value.

しかしながら、単位時間あたりのドリフト量が大きい場合には、このドリフトを抑えるための対策を何もとらなければ、光接続強度の損失が許容値を超えてしまう恐れがある。このため、光スイッチにおいては、出力光の光強度をモニタすることにより光接続強度を安定化させる安定化制御が行われている。この安定化制御は、具体的には次の手順で行われる。まず、ミラー230の傾斜角を制御する制御装置(図示せず)により、マイクロミラー装置3a,3bに周期的に変化する駆動電圧を供給してミラー230に摂動(振動)を与えながら、出力ポート1bの出力端側に設けられた出力光測定装置(図示せず)によって出力光の光強度を測定する。次に、周期的に変化する駆動電圧と出力光の光強度の値を制御装置の記憶装置上に保持し、出力光の光強度の最大値を比較しながら、最大光接続強度を得る駆動電圧を最適駆動電圧として求める。例えば、駆動電圧を初期値の出力電圧から電圧幅±ΔVで変動させてそのときの出力光の光強度を観察しながら最大値を探索する、いわゆる山登り法により、最適駆動電圧を求める。最後に、求めた最適駆動電圧を逐次ミラーに印加する。このような安定化制御を一定時間間隔毎に繰り返すことにより、光接続強度の安定化が行われている。   However, if the amount of drift per unit time is large, the loss of optical connection strength may exceed the allowable value unless any measures are taken to suppress this drift. For this reason, in the optical switch, stabilization control is performed to stabilize the optical connection strength by monitoring the light intensity of the output light. Specifically, this stabilization control is performed by the following procedure. First, a control device (not shown) that controls the tilt angle of the mirror 230 supplies a drive voltage that periodically changes to the micromirror devices 3a and 3b, and perturbs (vibrates) the mirror 230 while outputting the output port. The light intensity of the output light is measured by an output light measuring device (not shown) provided on the output end side of 1b. Next, the drive voltage that obtains the maximum optical connection strength while holding the drive voltage that periodically changes and the value of the light intensity of the output light on the storage device of the control device and comparing the maximum value of the light intensity of the output light Is determined as the optimum drive voltage. For example, the optimum drive voltage is obtained by a so-called hill-climbing method in which the drive voltage is varied from the initial output voltage by a voltage width ± ΔV and the maximum value is searched while observing the light intensity of the output light at that time. Finally, the obtained optimum driving voltage is sequentially applied to the mirror. Optical connection strength is stabilized by repeating such stabilization control at regular time intervals.

このような、いわゆる最大値比較型の最適値探索では、最大光接続強度の探索のための摂動を行っている際に、外部から何らかのノイズ等の影響を受けると、本来の最大光接続強度ではないところを最大光接続強度と見誤り、間違った最適駆動電圧を求めてしまう恐れがある。このような現象は、最大値比較型では避けられない問題となっていた。   In such a so-called maximum value comparison type optimum value search, when the perturbation for the search for the maximum optical connection strength is performed, if it is affected by some noise or the like from the outside, the original maximum optical connection strength is If there is not, the maximum optical connection strength may be mistaken, and the wrong optimum drive voltage may be obtained. Such a phenomenon has been an unavoidable problem in the maximum value comparison type.

また、従来の方法をマイクロミラー装置に適用すると、単純な3点摂動軌跡での最大値比較探索では、ミラー動特性による各点移動時の残留振動の影響を避けるために各点間移動時間を十分にとる必要があるので、高速化が困難であった。さらに、設定した摂動軌跡によっては、探索の方向が間違っていると最適な駆動電圧を算出することが不可能となるので、これを回避するための処理を付加する必要があり、この分処理時間が長くなってしまう。   In addition, when the conventional method is applied to a micromirror device, the maximum value comparison search with a simple three-point perturbation trajectory is performed by setting the movement time between points in order to avoid the influence of residual vibration during movement of each point due to the mirror dynamic characteristics. Since it is necessary to take enough, it was difficult to increase the speed. Furthermore, depending on the set perturbation trajectory, it is impossible to calculate the optimum drive voltage if the search direction is wrong. Therefore, it is necessary to add processing to avoid this, and this processing time Will become longer.

そこで、本発明は、最適な駆動電圧をより高速に算出することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to calculate an optimum drive voltage at a higher speed.

上述したような課題を解消するために、本発明に係る光スイッチは、入力光を入力する少なくとも1つの入力ポートと、出力光を出力する少なくとも1つの出力ポートと、互いに直交するX軸およびY軸に対してそれぞれ回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極とを備えた少なくとも1つのミラー装置と、ミラーをX軸回りおよびY軸回りにそれぞれ回動させる操作量VxおよびVyに応じた駆動電圧を電極に印加してミラーを所定量傾動させることにより入力光を偏向し出力ポートに選択的に入射させる制御部とを備え、制御部は、時間的に変動する、操作量VxおよびVyに対する変化分ΔVxおよびΔVyからなる摂動パターンを設定する設定部と、摂動パターンで操作量VxおよびVyを変調してミラーを摂動させる摂動部と、ミラーによって出力ポートに入射される出力光の光強度を検出する検出部と、摂動パターンに応じてミラーを摂動させたときに検出部によって検出された出力光の光強度の変動と操作量VxおよびVyならびに変化分ΔVxおよびΔVyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量VxおよびVyを算出する演算処理部とを備え、設定部は、操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔVxおよびΔVyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも1の値を取る摂動パターンを設定することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an optical switch according to the present invention includes at least one input port that inputs input light, at least one output port that outputs output light, and an X axis and a Y that are orthogonal to each other. At least one mirror device including a mirror rotatably supported with respect to the axis, and an electrode disposed opposite to the mirror, and an operation amount for rotating the mirror about the X axis and the Y axis, respectively. A control unit that deflects input light by applying a driving voltage according to V x and V y to the electrodes and tilting the mirror by a predetermined amount to selectively enter the output port. varies, of perturbation a setting unit that sets a perturbation pattern consisting of variation [Delta] V x and [Delta] V y with respect to the operation amount V x and V y, mirrors to modulate the manipulated variable V x and V y in perturbation pattern Perturbation unit, a detection unit for detecting the light intensity of the output light incident on the output port by the mirror, and fluctuations in the light intensity of the output light detected by the detection unit when the mirror is perturbed according to the perturbation pattern And an operation processing unit for calculating new operation amounts V x and V y that give the tilt angle of the mirror in which the strongest light intensity is detected from the operation amounts V x and V y and the changes ΔV x and ΔV y. The setting unit is a perturbation pattern in which changes ΔV x and ΔV y that change with time on the plane having the operation amounts V x and V y as coordinate axes take at least one value in each quadrant with the origin as the start point and the end point. Is set.

上記光スイッチにおいて、摂動パターンは、三角関数にしたがって時間的に変動する変化分ΔVxおよびΔVyが、平面上において原点で外接する2つの円を描くようにしてもよい。 In the optical switch, the perturbation pattern may draw two circles circumscribed at the origin on the plane with the changes ΔV x and ΔV y that change with time according to a trigonometric function.

上記光スイッチにおいて、制御部は、出力光の損失変化量の許容値を記憶する記憶部と、摂動パターンに応じてミラーを摂動させたときに検出部によって検出された出力光の光強度の変動幅を算出する変動幅算出部とをさらに備え、設定部は、変動幅が許容値より大きいときには次回の摂動に用いる摂動パターンの円の半径を小さくし、変動幅が許容値より小さいときには次回の摂動に用いる摂動パターンの円の半径を大きくするようにしてもよい。   In the above optical switch, the control unit stores a storage unit that stores an allowable value of the loss change amount of the output light, and fluctuations in the light intensity of the output light detected by the detection unit when the mirror is perturbed according to the perturbation pattern. And a setting unit that reduces the radius of the circle of the perturbation pattern used for the next perturbation when the fluctuation width is larger than the allowable value, and the next time when the fluctuation width is smaller than the allowable value. You may make it enlarge the radius of the circle of the perturbation pattern used for perturbation.

上記光スイッチにおいて、新たな操作量VxおよびVyは、摂動パターン上の値をとるようにしてもよい。このとき、設定部は、新たな操作量VxおよびVyを起点とするようにしてもよい。 In the optical switch, the new manipulated variables V x and V y may take values on the perturbation pattern. At this time, the setting unit may start from the new operation amounts V x and V y .

上記光スイッチにおいて、ミラー装置は、第1のミラー装置と、第2のミラー装置とから構成され、第1のミラー装置は、入力ポートに入力された入力光を偏向させて第2のミラー装置に入射させ、第2のミラー装置は、第1のミラー装置から入射した光を偏向させて任意の出力ポートに選択的に入射させるようにしてもよい。   In the above optical switch, the mirror device includes a first mirror device and a second mirror device, and the first mirror device deflects the input light input to the input port to provide the second mirror device. The second mirror device may deflect the light incident from the first mirror device so that the light is selectively incident on an arbitrary output port.

また、本発明に係る光スイッチの制御方法は、入力光を入力する少なくとも1つの入力ポートと、出力光を出力する少なくとも1つの出力ポートと、互いに直交するX軸およびY軸に対してそれぞれ回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極を備えた少なくとも1つのミラー装置と、ミラーをX軸回りおよびY軸回りにそれぞれ回動させる操作量VxおよびVyに応じた駆動電圧を電極に印加してミラーを所定量傾動させることにより入力光を偏向し出力ポートに選択的に入射させる制御部とを備えた光スイッチの制御方法であって、時間的に変動する、操作量VxおよびVyに対する変化分ΔVxおよびΔVyからなる摂動パターンを設定する設定ステップと、摂動パターンで操作量VxおよびVyを変調してミラーを摂動させる摂動ステップと、ミラーによって出力ポートに入射される出力光の光強度を検出する検出ステップと、摂動パターンに応じてミラーを摂動させたときに検出ステップによって検出された出力光の光強度の変動と操作量VxおよびVyならびに変化分ΔVxおよびΔVyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量VxおよびVyを算出する演算処理ステップとを有し、設定ステップは、操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔVxおよびΔVyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも1の値を取る摂動パターンを設定することを特徴とする。 Also, the optical switch control method according to the present invention is configured to rotate at least one input port for inputting input light, at least one output port for outputting output light, and an X axis and a Y axis orthogonal to each other. According to a mirror that is movably supported, at least one mirror device having an electrode disposed opposite to the mirror, and operation amounts V x and V y that rotate the mirror about the X axis and the Y axis, respectively. And a control unit for deflecting input light by selectively applying the drive voltage to the electrode and tilting the mirror by a predetermined amount so as to selectively enter the output port. , feeding a setting step of setting a perturbation pattern consisting of variation [Delta] V x and [Delta] V y with respect to the operation amount V x and V y, mirrors to modulate the manipulated variable V x and V y in perturbation pattern Perturbation step, detection step for detecting the light intensity of the output light incident on the output port by the mirror, and fluctuation of the light intensity of the output light detected by the detection step when the mirror is perturbed according to the perturbation pattern And a calculation processing step for calculating new operation amounts V x and V y that give a tilt angle of the mirror in which the strongest light intensity is detected from the operation amounts V x and V y and the changes ΔV x and ΔV y. The setting step is a perturbation in which changes ΔV x and ΔV y that vary with time on the plane having the operation amounts V x and V y as coordinate axes take at least one value in each quadrant with the origin as the starting point and the ending point. It is characterized by setting a pattern.

また、本発明に係る他の光スイッチの制御方法は、入力光を入力する少なくとも1つの入力ポートと、出力光を出力する少なくとも1つの出力ポートと、X軸およびこのX軸と直交するY軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極とを備え、操作量に応じた駆動電圧を電極に印加してミラーを傾動させることにより入力ポートに入力された入力光を偏向させて任意の出力ポートに選択的に入射させる第1のミラー装置および第2のミラー装置と、この第1のミラー装置および第2のミラー装置のミラーをX軸回りおよびY軸回りにそれぞれ回動させる操作量VxおよびVyに応じた駆動電圧を電極に印加して当該ミラーを所定量傾動させることにより入力光を偏向し出力ポートに選択的に入射させる制御部とを備えた光スイッチの制御方法であって、時間的に変動する、操作量VxおよびVyに対する変化分ΔVxおよびΔVyからなる摂動パターンを設定する第1のステップと、摂動パターンで操作量VxおよびVyを変調して第1のミラー装置のミラーを摂動させる第2のステップと、第1のミラー装置のミラーを摂動させたときに、1の入力ポートからの入力光が1の出力ポートから出力される出力光の光強度を検出する第3のステップと、摂動パターンに応じて第1のミラー装置のミラーを摂動させたときに、第3のステップによって検出された出力光の光強度の変動と操作量VxおよびVyならびに変化分ΔVxおよびΔVyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量VxおよびVyを算出し、第1のミラー装置のミラーの傾動角を補正する第4のステップと、摂動パターンで操作量VxおよびVyを変調して第2のミラー装置のミラーを摂動させる第5のステップと、第2のミラー装置のミラーを摂動させたときに、1の入力ポートからの入力光が1の出力ポートから出力される出力光の光強度を検出する第6のステップと、摂動パターンに応じて第2のミラー装置のミラーを摂動させたときに、第5のステップによって検出された出力光の光強度の変動と操作量VxおよびVyならびに変化分ΔVxおよびΔVyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量VxおよびVyを算出し、第2のミラー装置のミラーの傾動角を補正する第7のステップとを有し、第1のステップは、操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔVxおよびΔVyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも1の値を取る摂動パターンを設定し、第2〜第7のステップを繰り返すことを特徴とする。 In another optical switch control method according to the present invention, at least one input port for inputting input light, at least one output port for outputting output light, an X axis, and a Y axis orthogonal to the X axis The mirror is supported so as to be rotatable with respect to the mirror, and an electrode disposed opposite to the mirror. The drive voltage corresponding to the operation amount is applied to the electrode, and the mirror is tilted to be input to the input port. The first mirror device and the second mirror device that deflect the input light and selectively enter the arbitrary output port, and the mirrors of the first mirror device and the second mirror device are rotated around the X axis and the Y axis. A control unit that deflects input light and selectively enters an output port by applying a driving voltage corresponding to the operation amounts V x and V y to rotate around the electrode and tilting the mirror by a predetermined amount; A first step of setting a perturbation pattern consisting of changes ΔV x and ΔV y with respect to the manipulated variables V x and V y , which varies with time, and is operated with the perturbation pattern The second step of perturbing the mirror of the first mirror device by modulating the quantities V x and V y and the input light from one input port is 1 when the mirror of the first mirror device is perturbed. A third step of detecting the light intensity of the output light output from the output port of the first output device, and output light detected by the third step when the mirror of the first mirror device is perturbed according to the perturbation pattern New operation amounts V x and V y that give the tilt angle of the mirror in which the strongest light intensity is detected are calculated from the fluctuation of the light intensity and the operation amounts V x and V y and the changes ΔV x and ΔV y , Mi of the first mirror device A fourth step of correcting the tilting angle of over a fifth step of perturbing the mirror of the second mirror device by modulating the operation amount V x and V y in perturbation pattern, a mirror of the second mirror device A sixth step of detecting the light intensity of the output light output from the one output port when the input light from the one input port is perturbed, and the mirror of the second mirror device according to the perturbation pattern Of the mirror in which the strongest light intensity is detected from the fluctuations in the light intensity of the output light detected by the fifth step, the manipulated variables V x and V y, and the changes ΔV x and ΔV y . And calculating a new manipulated variable V x and V y that gives a tilt angle, and correcting a tilt angle of the mirror of the second mirror device. The first step includes the manipulated variable V x and On the plane with V y as the coordinate axis, A change pattern ΔV x and ΔV y that fluctuate intermittently is set as a starting point and an ending point, a perturbation pattern having at least one value is set in each quadrant, and the second to seventh steps are repeated.

上記光スイッチの制御方法において、第5のステップは、第4のステップで算出された新たな操作量VxおよびVyに応じた駆動電圧を第1のミラー装置の電極に印加した状態とした上で、第2のミラー装置のミラーを摂動させ、第2のステップは、第7のステップで算出された新たな操作量VxおよびVyに応じた駆動電圧を第2のミラー装置の電極に印加した状態とした上で、第1のミラー装置のミラーを摂動させるようにしてもよい。 In the optical switch control method, the fifth step is a state in which the drive voltage corresponding to the new operation amounts V x and V y calculated in the fourth step is applied to the electrodes of the first mirror device. Above, the mirror of the second mirror device is perturbed. In the second step, the drive voltage corresponding to the new operation amounts V x and V y calculated in the seventh step is applied to the electrode of the second mirror device. The mirror of the first mirror device may be perturbed after being applied to.

本発明によれば、操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔVxおよびΔVyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも1の値を取る摂動パターンを設定し、この摂動パターンに応じてミラーを摂動させたときに検出部によって検出された出力光の光強度の変動と操作量VxおよびVyならびに変化分ΔVxおよびΔVyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量VxおよびVyを算出することにより、操作量の平面上における全方位の探索、および、ミラーの動特性による高速駆動時の残留振動の影響を低減化した駆動方法を実現することができ、結果として、光強度が最大となる駆動電圧を高速に算出することができる。 According to the present invention, on the plane with the manipulated variables V x and V y as coordinate axes, perturbations in which changes ΔV x and ΔV y that vary with time take at least one value in each quadrant with the origin as the start point and the end point. The pattern is set, and when the mirror is perturbed according to the perturbation pattern, the light intensity variation of the output light detected by the detector, the manipulated variables V x and V y, and the changes ΔV x and ΔV y are the most. By calculating new operation amounts V x and V y that give the tilt angle of the mirror in which strong light intensity is detected, the omnidirectional search on the plane of the operation amount and high-speed driving by the dynamic characteristics of the mirror A driving method in which the influence of residual vibration is reduced can be realized, and as a result, a driving voltage that maximizes the light intensity can be calculated at high speed.

また、本発明によれば、8の字状の軌跡を描く摂動パターンを設定することにより、あるタイミングで外乱ノイズによる影響で本来得られるべき値から外れた値があった場合でもその他の取得光強度を用いた平均化処理が実現されるため、光強度が最大となる駆動電圧を算出することができる。このため、外乱ノイズに対してロバスト性を向上させることができる。   In addition, according to the present invention, by setting a perturbation pattern that draws an 8-shaped trajectory, even when there is a value deviating from a value that should originally be obtained due to the influence of disturbance noise at a certain timing, Since the averaging process using the intensity is realized, it is possible to calculate the drive voltage that maximizes the light intensity. For this reason, robustness against disturbance noise can be improved.

さらに本発明によれば、出力光強度の変動幅を算出する変動幅算出部を設けることにより、光強度変動幅が許容値より大きい場合には次回の摂動に用いる摂動パターンの円軌跡の半径を小さく、変動幅が許容値より小さい場合には次回の摂動に用いる摂動パターンの円軌跡の半径を大きくして、算出変動幅に基づいて摂動半径を増減させてることによって、適切な光パワー変動における出力光強度の安定化を実現することができる。   Furthermore, according to the present invention, by providing a fluctuation range calculation unit for calculating the fluctuation range of the output light intensity, when the light intensity fluctuation range is larger than the allowable value, the radius of the circular locus of the perturbation pattern used for the next perturbation is set. If the fluctuation width is smaller and smaller than the allowable value, the radius of the circular locus of the perturbation pattern used for the next perturbation is increased, and the perturbation radius is increased or decreased based on the calculated fluctuation width. Stabilization of the output light intensity can be realized.

本発明に係る光スイッチの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical switch which concerns on this invention. 制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a control apparatus. 摂動パターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a perturbation pattern. 本発明に係る光スイッチの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the optical switch which concerns on this invention. マイクロミラー装置3aに供給する摂動操作量の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the amount of perturbation operation supplied to the micromirror device 3a. マイクロミラー装置3bに供給する摂動操作量の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the amount of perturbation operation supplied to the micromirror device 3b. 本発明の実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result of this invention. 最適値移動動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows optimal value movement operation | movement. 波長選択スイッチの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows the structure of a wavelength selective switch typically. 光スイッチの構成を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of an optical switch typically. ミラー装置の構成を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a mirror apparatus typically. ミラー装置の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a mirror apparatus typically.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
まず、本発明に係る第1の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、図10,図11,図12を参照して背景技術の欄で説明した構成要素と同等の構成要素については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
[First Embodiment]
First, a first embodiment according to the present invention will be described. In the present embodiment, the same components as those described in the background art section with reference to FIG. 10, FIG. 11, and FIG.

<光スイッチの構成>
図1に示すように、本実施の形態に係る光スイッチ10は、入力ポート1aと、出力ポート1bと、入力側マイクロミラー装置3aと、出力側マイクロミラー装置3bと、出力光測定装置4と、制御装置5とを備える。
<Configuration of optical switch>
As shown in FIG. 1, the optical switch 10 according to the present embodiment includes an input port 1a, an output port 1b, an input side micromirror device 3a, an output side micromirror device 3b, and an output light measurement device 4. And a control device 5.

出力光測定装置4は、出力ポート1bから出射された出力光の強度を検出し、電気信号に変換する。このような出力光測定装置4の構成例としては、ハーフミラーなどにより出力光の一部を切り出して、フォトダイオードなどの受光素子で出力光の強度を測定すればよい。   The output light measuring device 4 detects the intensity of the output light emitted from the output port 1b and converts it into an electrical signal. As a configuration example of such an output light measuring device 4, a part of the output light may be cut out by a half mirror or the like, and the intensity of the output light may be measured by a light receiving element such as a photodiode.

制御装置5は、マイクロミラー装置3a,3bに駆動電圧を印加する駆動部6と、出力光測定部8により測定された出力光の強度を検出する検出部7と、駆動部6および検出部7の動作を制御する制御部8と、この制御部8による制御に用いる各種情報を記憶する記憶部9とから構成される。   The control device 5 includes a drive unit 6 that applies a drive voltage to the micromirror devices 3 a and 3 b, a detection unit 7 that detects the intensity of the output light measured by the output light measurement unit 8, and the drive unit 6 and the detection unit 7. And a storage unit 9 for storing various types of information used for control by the control unit 8.

駆動部6は、制御部8から入力される操作量に基づいて、マイクロミラー装置3a,3bの電極に印加する駆動電圧を生成し、これを対応する電極に印加してミラー230を傾動させる。   The drive unit 6 generates a drive voltage to be applied to the electrodes of the micromirror devices 3a and 3b based on the operation amount input from the control unit 8, and applies this to the corresponding electrode to tilt the mirror 230.

検出部7は、駆動部6によりマイクロミラー装置3a,3bを駆動させたときの出力光測定装置4による出力光の測定結果を検出する。この検出した測定結果は制御部8に出力される。   The detection unit 7 detects the measurement result of the output light by the output light measurement device 4 when the driving unit 6 drives the micromirror devices 3a and 3b. The detected measurement result is output to the control unit 8.

制御部8は、光スイッチ全体の動作を制御する機能部であって、図2に示すように、スイッチング部81と、摂動パターン設定部82と、比較更新部83と、操作量生成部84と、誤差演算補正部85とを少なくとも備えている。   The control unit 8 is a functional unit that controls the operation of the entire optical switch. As illustrated in FIG. 2, the switching unit 81, the perturbation pattern setting unit 82, the comparison update unit 83, and the operation amount generation unit 84 And at least an error calculation correction unit 85.

スイッチング部81は、任意の入力ポート1aと任意の出力ポート1bとの光路を確立する際、それらのポートに対応するマイクロミラー装置3aとマイクロミラー装置3bのミラー230の傾動角に対応した操作量を記憶部9から読み出し、駆動部6に入力する。すると、駆動部6は、スイッチング部81から入力された操作量に基づいて、図11に示すミラー230に対向配置された4つの電極340a〜340dに電圧を印加する。これにより、ミラー230は、X軸およびY軸回りに回動し、任意の方向に傾動する。ここで、ミラー230のX軸回りの傾動角をθx、Y軸回りの傾動角をθy、傾動角θx,θyにそれぞれ1対1に対応する操作量をVx,Vyとすると、電極340a〜340dそれぞれへの印加電圧V1〜V4は、下式(101)〜(104)で表される。なお、電極340a〜340dは、図11に示すように、上記X軸およびY軸に水平な平面内において、電極340aが第1,第2象限、電極340bが第2,第3象限、電極340cが第3,第4象限、電極340dが第4,第1象限にそれぞれ位置し、かつ、電極340aおよび電極340cがX軸、電極340bおよび電極340dはY軸に対して線対称に配設されている。したがって、X軸回りのミラー230の傾動角θxは、電極340aと電極340cにより駆動され、Y軸回りのミラー230の傾動角θyは、電極340bと電極340dとにより駆動される。このとき、ミラー230が電極340aに近づく方向をX軸回りの正方向、ミラー230が電極340bに近づく方向をY軸回りの正方向とする。 When the switching unit 81 establishes an optical path between an arbitrary input port 1a and an arbitrary output port 1b, an operation amount corresponding to the tilt angle of the micromirror device 3a corresponding to these ports and the mirror 230 of the micromirror device 3b. Is read from the storage unit 9 and input to the drive unit 6. Then, the drive unit 6 applies a voltage to the four electrodes 340a to 340d arranged to face the mirror 230 illustrated in FIG. 11 based on the operation amount input from the switching unit 81. Thereby, the mirror 230 rotates around the X axis and the Y axis and tilts in an arbitrary direction. Here, the tilt angle about the X axis of the mirror 230 is θ x , the tilt angle about the Y axis is θ y , and the operation amounts corresponding to the tilt angles θ x and θ y are respectively V x and V y . Then, applied voltages V1 to V4 to the electrodes 340a to 340d are expressed by the following expressions (101) to (104). As shown in FIG. 11, the electrodes 340a to 340d are arranged in a plane horizontal to the X axis and the Y axis, the electrode 340a being the first and second quadrants, the electrode 340b being the second and third quadrants, and the electrode 340c. Are arranged in the third and fourth quadrants, the electrode 340d is arranged in the fourth and first quadrants, the electrodes 340a and 340c are arranged in line symmetry with respect to the X axis, and the electrodes 340b and 340d are arranged in line symmetry with respect to the Y axis. ing. Therefore, the tilt angle θ x of the mirror 230 around the X axis is driven by the electrodes 340a and 340c, and the tilt angle θ y of the mirror 230 around the Y axis is driven by the electrodes 340b and 340d. At this time, the direction in which the mirror 230 approaches the electrode 340a is the positive direction around the X axis, and the direction in which the mirror 230 approaches the electrode 340b is the positive direction around the Y axis.

1=V0+Vx ・・・(101)
2=V0+Vy ・・・(102)
3=V0−Vx ・・・(103)
4=V0−Vy ・・・(104)
V 1 = V 0 + V x (101)
V 2 = V 0 + V y (102)
V 3 = V 0 −V x (103)
V 4 = V 0 −V y (104)

上式(101)〜(104)において、V0はバイアス電圧と呼ばれ、操作量とからミラー傾動角への線形性を向上させることができる。 In the above formulas (101) to (104), V 0 is called a bias voltage and can improve the linearity from the operation amount to the mirror tilt angle.

摂動パターン設定部82は、時間的に変動する、操作量VxおよびVyに対する変化分ΔVxおよびΔVyからなる摂動パターンを設定する。この摂動パターンは、操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔVxおよびΔVyが原点を起点および終点とし、各象限に少なくとも1の値を取る。例えば、図3に示すように、摂動パターンは、操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、三角関数にしたがって時間的に変動する変化分ΔVxおよびΔVyが、原点で外接する2つの円からなる8の字型の軌跡を描く。このような摂動パターンは、2つの円の半径を決定するパラメータVsと、変化分ΔVxおよびΔVyからなる各摂動点をつなげることにより8の字状の軌跡を描く変化分ΔVxおよびΔVyの数量(以下、摂動点数という)Ptに基づいて設定される。なお、本実施の形態では、摂動パターンが8の字型の軌跡を描く場合を例に説明するが、変化分ΔVxおよびΔVyが原点を起点および終点とし、各象限に少なくとも1の値を取るのであれば、例えば∞の字型など適宜自由に設定できる。 The perturbation pattern setting unit 82 sets a perturbation pattern composed of changes ΔV x and ΔV y with respect to the manipulated variables V x and V y that vary with time. In this perturbation pattern, changes ΔV x and ΔV y that vary with time on a plane having the manipulated variables V x and V y as coordinate axes have a starting point and an ending point, and take at least one value in each quadrant. For example, as shown in FIG. 3, in the perturbation pattern, changes ΔV x and ΔV y that temporally vary according to a trigonometric function are circumscribed at the origin on a plane having the manipulated variables V x and V y as coordinate axes. Draw an eight-shaped locus consisting of two circles. Such perturbation patterns, a parameter Vs for determining the radius of the two circles, the variation [Delta] V x and [Delta] V variation [Delta] V by connecting the respective perturbation points consisting of y draw-shaped trajectory of 8 x and [Delta] V y Is set based on the quantity Pt (hereinafter referred to as the number of perturbation points). In this embodiment, the case where the perturbation pattern draws a figure-shaped trajectory will be described as an example. However, the changes ΔV x and ΔV y have an origin as an origin and an end point, and each quadrant has a value of at least 1. If it is to be taken, for example, a character shape of ∞ can be set freely.

ここで、ミラー230を8の字型の軌跡で摂動させるためにマイクロミラー装置3a,3bに周期的に変化させる操作量、すなわち、(Vx+ΔVx,Vy+ΔVy)を「摂動操作量」という。また、「摂動」とは、マイクロミラー装置3a,3bの各電極に摂動操作量を基に生成された駆動電圧を印加することにより、ミラー230を初期傾動角から回動摂動させることを意味する。上述したように、図11,図12に示すように4つの電極340a〜340dを有する場合、それぞれの電極に摂動操作量を基に生成された駆動電圧を印加することにより、ミラー230を摂動させることができるが、その各電極への駆動電圧は、ミラー230との位置関係とミラー230を摂動させる方向等にしたがって決定される。例えば、X軸方向の摂動操作量をVx=10[V]、Y軸方向の摂動操作量Vy=−20[V]と設定された場合、電極340aに10[V]、電極340dに20[V]の電圧が印加される。また、例えば、バイアス電圧を用いながら摂動操作量から傾動角への線形性を増す場合には、式(101)〜(104)にしたがって摂動操作量から駆動電圧の変換を行う。バイアス電圧V0=30[V]とすると、電極340aにV0+Vx=40[V]、電極340bにV0+Vy=10[V]、電極340cにV0−Vx=20[V]、電極340dにV0−Vy=50[V]の電圧が印加される。これらの摂動操作量から駆動電圧への変換は、駆動部6により行われる。なお、以下において、ミラー230をX軸方向に回転させるために印加する電圧をX軸方向操作量、Y軸方向に回転させるために印加する電圧をY軸方向操作量という。摂動パターン設定部82により設定されたパラメータVsおよび駆動点数ptは、記憶部9に記憶される。 Here, in order to perturb the mirror 230 with an 8-shaped trajectory, an operation amount that is periodically changed to the micromirror devices 3a and 3b, that is, (V x + ΔV x , V y + ΔV y ) is expressed as “perturbation operation amount”. " Further, “perturbation” means that the mirror 230 is rotationally perturbed from the initial tilt angle by applying a drive voltage generated based on the perturbation operation amount to each electrode of the micromirror devices 3a and 3b. . As described above, when the four electrodes 340a to 340d are provided as shown in FIGS. 11 and 12, the mirror 230 is perturbed by applying the drive voltage generated based on the perturbation operation amount to each electrode. However, the drive voltage to each electrode is determined according to the positional relationship with the mirror 230 and the direction in which the mirror 230 is perturbed. For example, when the perturbation operation amount in the X-axis direction is set to Vx = 10 [V] and the perturbation operation amount Vy in the Y-axis direction is set to −20 [V], 10 [V] is applied to the electrode 340a and 20 [V is set to the electrode 340d. V] is applied. For example, when the linearity from the perturbation operation amount to the tilt angle is increased using the bias voltage, the drive voltage is converted from the perturbation operation amount according to the equations (101) to (104). Assuming that the bias voltage V 0 = 30 [V], V 0 + V x = 40 [V] is applied to the electrode 340a, V 0 + V y = 10 [V] is applied to the electrode 340b, and V 0 −V x = 20 [V] is applied to the electrode 340c. ], A voltage of V 0 −V y = 50 [V] is applied to the electrode 340d. Conversion from these perturbation operation amounts into drive voltages is performed by the drive unit 6. Hereinafter, a voltage applied to rotate the mirror 230 in the X-axis direction is referred to as an X-axis direction operation amount, and a voltage applied to rotate the mirror 230 in the Y-axis direction is referred to as a Y-axis direction operation amount. The parameter Vs and the number of drive points pt set by the perturbation pattern setting unit 82 are stored in the storage unit 9.

比較更新部83は、誤差演算補正部85により算出された後述する損失変動幅推定値ΔPpと記憶部9に予め記憶された損失変化量許容値ΔPとを比較することにより、次回の摂動に用いるパラメータVsを算出する。また、この算出結果に基づいて、摂動パターン設定部82により設定されたパラメータVsを更新する。この更新されたパラメータVsは、摂動パターン設定部82に出力される。   The comparison update unit 83 uses a loss fluctuation range estimated value ΔPp, which will be described later, calculated by the error calculation correction unit 85 and a loss change amount allowable value ΔP stored in advance in the storage unit 9 to be used for the next perturbation. The parameter Vs is calculated. Further, the parameter Vs set by the perturbation pattern setting unit 82 is updated based on the calculation result. The updated parameter Vs is output to the perturbation pattern setting unit 82.

操作量生成部84は、任意の入力ポート1aと任意の出力ポート1bとの光路を接続する際、それぞれのポートに対応する任意のマイクロミラー装置3aと任意のマイクロミラー装置3bのミラー230に対して、摂動パターン設定部82により設定された摂動パターンに基づいて操作量(摂動操作量)を生成する。この操作量は、駆動部6に入力される。   When connecting the optical path between any input port 1a and any output port 1b, the manipulated variable generation unit 84 applies to the micromirror device 3a and the mirror 230 of any micromirror device 3b corresponding to each port. Thus, an operation amount (perturbation operation amount) is generated based on the perturbation pattern set by the perturbation pattern setting unit 82. This operation amount is input to the drive unit 6.

誤差演算補正部85は、操作量生成部84によりミラー230を摂動させたときの検出部7による出力光の光強度の検出結果から、その出力光の光強度が最大となるときの、光路を接続している入力ポート1aと出力ポート1bのそれぞれのポートに対応するマイクロミラー装置3a,3bのミラー230の傾動角を実現する操作量(以下、「最適操作量」という)を算出する。また、ミラー230を8の字型の軌跡で摂動させたときの損失変動幅の推定値ΔPpを算出する。算出した最適操作量や損失変動幅推定値ΔPpは、記憶部9に記憶される。なお、損失変動幅推定値ΔPpは、比較更新部83に入力されるようにしてもよい。   The error calculation correction unit 85 determines the optical path when the light intensity of the output light is maximum from the detection result of the light intensity of the output light by the detection unit 7 when the mirror 230 is perturbed by the operation amount generation unit 84. An operation amount that realizes the tilt angle of the mirror 230 of the micromirror devices 3a and 3b corresponding to the connected input port 1a and output port 1b (hereinafter referred to as “optimum operation amount”) is calculated. Further, an estimated value ΔPp of the loss fluctuation range when the mirror 230 is perturbed by an 8-shaped locus is calculated. The calculated optimum operation amount and loss fluctuation range estimated value ΔPp are stored in the storage unit 9. The estimated loss fluctuation range ΔPp may be input to the comparison / update unit 83.

記憶部9は,摂動パターン設定部82により設定されたパラメータVs、駆動点数pt、予め設定される損失変化量許容値ΔP、操作量生成部84により設定される摂動パターン、最適操作量および光スイッチ10の動作を実現するためのプログラム等を記憶する。   The storage unit 9 includes a parameter Vs set by the perturbation pattern setting unit 82, the number of drive points pt, a preset loss variation allowable value ΔP, a perturbation pattern set by the operation amount generation unit 84, an optimum operation amount, and an optical switch. A program or the like for realizing 10 operations is stored.

このような制御装置5は、CPUなどの演算装置、メモリ、HDD(Hard Disk Drive)などの記憶装置、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネルなどの外部からの情報入力を検知する入力装置、インターネット、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)などの通信回線を介して各種情報の送受信を行うI/F装置およびCRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)、FED(Field Emission Display)、有機EL(Electro Luminescence)等の表示装置等を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわち、ハードウエア資源とソフトウエアが協働することによって、上記のハードウエア資源がプログラムによって制御され、上述した駆動部6、検出部7、制御部8、記憶部9が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、CD−ROM、DVD−ROM、メモリーカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。   Such a control device 5 includes an arithmetic device such as a CPU, a storage device such as a memory and an HDD (Hard Disk Drive), an input device that detects information input from the outside such as a keyboard, a mouse, a pointing device, a button, and a touch panel, I / F devices and CRT (Cathode Ray Tube), LCD (Liquid Crystal Display), FED (Field) which send and receive various information via communication lines such as the Internet, LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network) It is comprised from the computer provided with display apparatuses, such as Emission Display) and organic EL (Electro Luminescence), and the program installed in this computer. That is, the hardware resource and the software cooperate to control the hardware resource by a program, thereby realizing the drive unit 6, the detection unit 7, the control unit 8, and the storage unit 9 described above. The program may be provided in a state where it is recorded on a recording medium such as a flexible disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, or a memory card.

<制御装置の動作>
次に、図4を参照して、本実施の形態に係る光スイッチの制御装置の動作について説明する。
<Operation of control device>
Next, the operation of the optical switch control device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、制御部8のスイッチング部81は、光路を接続する入力ポート1aと出力ポート1bのそれぞれのポートに対応するマイクロミラー装置3a,3bのミラー230の初期傾動角に対応する初期操作量を記憶部9より読み出し、駆動部6に入力する。駆動部6は、入力された初期操作量に基づく駆動電圧を、それぞれのマイクロミラー装置3a,3bの対応する電極に印加する(ステップS0)。   First, the switching unit 81 of the control unit 8 stores an initial operation amount corresponding to the initial tilt angle of the mirror 230 of the micromirror devices 3a and 3b corresponding to each of the input port 1a and the output port 1b connecting the optical paths. Read from the unit 9 and input to the drive unit 6. The drive unit 6 applies a drive voltage based on the input initial operation amount to the corresponding electrodes of the respective micromirror devices 3a and 3b (step S0).

次に、制御部8の操作量生成部84は、摂動パターン設定部82により設定された摂動パターンに基づいて操作量(摂動操作量)を生成し、これを駆動部6に入力することにより、マイクロミラー装置3a,3bの対応する電極に駆動電圧を印加させ、ミラー230を初期傾動角から摂動させる(ステップS1)。なお、摂動パターンの設定動作の詳細については後述する。   Next, the operation amount generation unit 84 of the control unit 8 generates an operation amount (perturbation operation amount) based on the perturbation pattern set by the perturbation pattern setting unit 82, and inputs this to the drive unit 6. A drive voltage is applied to the corresponding electrodes of the micromirror devices 3a and 3b, and the mirror 230 is perturbed from the initial tilt angle (step S1). The details of the perturbation pattern setting operation will be described later.

ミラー230を摂動させた状態で、検出部7は、出力光測定装置4により測定された出力ポート1bからの出力光の光強度を検出する(ステップS2)。この検出した光強度は、誤差演算補正部85に入力される。   With the mirror 230 being perturbed, the detection unit 7 detects the light intensity of the output light from the output port 1b measured by the output light measurement device 4 (step S2). The detected light intensity is input to the error calculation correction unit 85.

摂動時の光強度が検出されると、制御部8の誤差演算補正部85は、摂動操作量と各摂動操作量における光強度の値から光強度の最大値を得る操作量、すなわち最適操作量により上述した初期操作量を補正および更新し、ミラー230の傾動角を調整する(ステップ3)。このような誤差演算補正部85による最適値探索動作の詳細については後述する。なお、このとき、誤差演算補正部85は、ミラー230を8の字型の軌跡で摂動させたときの損失変動幅推定値ΔPpを算出する。   When the light intensity at the time of perturbation is detected, the error calculation correction unit 85 of the control unit 8 operates the operation amount for obtaining the maximum value of the light intensity from the perturbation operation amount and the light intensity value at each perturbation operation amount, that is, the optimum operation amount. Thus, the initial operation amount described above is corrected and updated, and the tilt angle of the mirror 230 is adjusted (step 3). Details of the optimum value search operation by the error calculation correction unit 85 will be described later. At this time, the error calculation correction unit 85 calculates the estimated loss fluctuation range ΔPp when the mirror 230 is perturbed with an 8-shaped locus.

最適操作量が算出されると、比較更新部83は、誤差演算補正部85により算出された損失変動幅推定値ΔPpと記憶部9に記憶された損失変化量許容値ΔPとを比較することにより、ミラー230を8の字型の軌跡に沿って摂動させる際の、8の字型の軌跡を構成する2つ円の半径を示すパラメータVsを更新する(ステップS4)。このようなパラメータ更新動作の詳細については後述する。   When the optimum operation amount is calculated, the comparison / update unit 83 compares the loss fluctuation range estimated value ΔPp calculated by the error calculation correction unit 85 with the loss variation allowable value ΔP stored in the storage unit 9. When the mirror 230 is perturbed along the 8-shaped trajectory, the parameter Vs indicating the radius of the two circles constituting the 8-shaped trajectory is updated (step S4). Details of such a parameter update operation will be described later.

上述したステップS0〜S4以外の処理が要求された場合(ステップS5:YES)、制御装置5は、他の処理を行う(ステップS6)。一方、上述したステップS0〜S4以外の処理が要求されない場合(ステップS5:NO)、制御装置5は、ステップS1の処理に戻り、上述したような光スイッチを安定して行うための処理を繰り返し行う(ステップS6)。   When processing other than steps S0 to S4 described above is requested (step S5: YES), the control device 5 performs other processing (step S6). On the other hand, when processing other than the above-described steps S0 to S4 is not required (step S5: NO), the control device 5 returns to the processing of step S1 and repeats the processing for stably performing the optical switch as described above. It performs (step S6).

<摂動パターン設定動作>
次に、制御部8の摂動パターン設定部82による摂動パターン設定動作の詳細について説明する。この摂動操作量パターン設定動作とは、ミラー230を摂動させるためにマイクロミラー装置3a,3bに供給する摂動操作量を生成するのに用いる摂動パターンを設定するための動作である。この動作について、任意のマイクロミラー装置3aに供給する8の字型軌跡を描く摂動操作量を設定する場合を例に説明する。
<Perturbation pattern setting operation>
Next, details of the perturbation pattern setting operation by the perturbation pattern setting unit 82 of the control unit 8 will be described. The perturbation operation amount pattern setting operation is an operation for setting a perturbation pattern used to generate a perturbation operation amount to be supplied to the micromirror devices 3a and 3b in order to perturb the mirror 230. This operation will be described by taking as an example the case of setting a perturbation operation amount for drawing an 8-shaped locus supplied to an arbitrary micromirror device 3a.

摂動パターン設定部82は、任意のマイクロミラー装置3aの8の摂動操作量を設定する場合、そのマイクロミラー装置3aのX軸方向の操作量の初期値Vx0、Y軸方向の操作量の初期値Vyo、8の字型軌跡を構成する2つの円の半径を示すパラメータVsおよび駆動点数Ptに基づいて、下式(1)〜(3)から各駆動点iにおける摂動操作量(Vx+ΔVx,Vy+ΔVy)を算出する。なお、上記初期値Vxo、Vyo、パラメータVsおよび駆動点数Ptは、予め記憶部9に記憶されている。また、X軸およびY軸は、ミラー230と略平行でかつ互いに直交するように設定されているものとする。また、下式(1)〜(3)におけるiは、駆動点の識別番号を意味する。 When the perturbation pattern setting unit 82 sets eight perturbation operation amounts of an arbitrary micromirror device 3a, the initial value Vx0 of the operation amount in the X-axis direction of the micromirror device 3a and the initial operation amount in the Y-axis direction Based on the value V yo , the parameter Vs indicating the radius of the two circles constituting the 8-shaped locus and the number of drive points Pt, the perturbation operation amount (V x at each drive point i is calculated from the following equations (1) to (3). + ΔV x , V y + ΔV y ) is calculated. The initial values Vxo , Vyo , the parameter Vs, and the drive point number Pt are stored in advance in the storage unit 9. Further, it is assumed that the X axis and the Y axis are set to be substantially parallel to the mirror 230 and orthogonal to each other. Moreover, i in the following formulas (1) to (3) means an identification number of a driving point.

Vx[i]=Vxo+Vs*sin(i*4π/Pt) ・・・(1)
Vy[i]=Vyo-Vs*cos(i*4π/Pt)+Vs (i=1,2,…,Pt/2) ・・・(2)
Vy[i]=Vyo+Vs*cos(i*4π/Pt)-Vs (i=Pt/2+1,…,Pt) ・・・(3)
V x [i] = V xo + V s * sin (i * 4π / Pt) (1)
V y [i] = V yo -V s * cos (i * 4π / Pt) + V s (i = 1,2,…, Pt / 2) (2)
V y [i] = V yo + V s * cos (i * 4π / Pt) −V s (i = Pt / 2 + 1,…, Pt) (3)

上式(1)〜(3)により駆動点数を20点として算出した操作量の例を図5,図6に示す。マイクロミラー装置3aの場合には、図5に示すような8の字型に並んだ摂動操作量が設定される。同様に、マイクロミラー装置3bの場合、図6に示すような8の字型の軌跡に並んだ摂動操作量が設定される。このような一連の摂動操作量を摂動パターンという。なお、図5、図6に示す摂動操作量の各点は、X方向およびY方向の操作量を示している。   5 and 6 show examples of the operation amount calculated by setting the number of driving points to 20 according to the above formulas (1) to (3). In the case of the micromirror device 3a, perturbation operation amounts arranged in an 8-shape as shown in FIG. 5 are set. Similarly, in the case of the micromirror device 3b, perturbation operation amounts arranged in an 8-shaped locus as shown in FIG. 6 are set. Such a series of perturbation manipulated variables is called a perturbation pattern. In addition, each point of the perturbation operation amount shown in FIGS. 5 and 6 indicates the operation amount in the X direction and the Y direction.

上述したように設定された摂動パターンは、操作量生成部84により以下に示すように用いられる。   The perturbation pattern set as described above is used by the operation amount generation unit 84 as described below.

外部から入力ポート1aに光信号が入力され出力ポート1bに光路が接続されている状態で、各ポートに対応するマイクロミラー装置3aとマイクロミラー装置3bについて、操作量生成部84は、伝播する光信号の接続損失が小さい最適操作量を探索するために、予め設定された摂動パターンでミラー230を摂動させる。まず、マイクロミラー装置3bの操作量の初期値Vx02、Vy02に設定し、かつ、マイクロミラー装置3aに対して摂動パターンを構成する20点の摂動操作量を駆動部6により駆動電圧に変換し順次出力しながら、ミラー230を摂動させる。このとき、検出部7を介して出力光測定装置4により測定される光信号の光強度は、記憶部9に記憶される。 In a state where an optical signal is input from the outside to the input port 1a and an optical path is connected to the output port 1b, the manipulated variable generation unit 84 transmits light for the micromirror device 3a and the micromirror device 3b corresponding to each port. In order to search for an optimum operation amount with a small signal connection loss, the mirror 230 is perturbed with a preset perturbation pattern. First, initial values Vx 02 and Vy 02 of the operation amount of the micromirror device 3b are set, and the 20 perturbation operation amounts constituting the perturbation pattern with respect to the micromirror device 3a are converted into drive voltages by the drive unit 6. The mirror 230 is perturbed while sequentially outputting. At this time, the light intensity of the optical signal measured by the output light measurement device 4 via the detection unit 7 is stored in the storage unit 9.

マイクロミラー装置3aに設定された摂動パターンに基づいてミラー230を摂動させると、マイクロミラー装置3aの操作量を初期値Vx01、Vy01に戻した後、マイクロミラー装置3aの場合と同様にマイクロミラー装置3bの摂動を実施する。このとき、検出部7を介して出力光測定装置4により測定される光信号の光強度は、記憶部9に記憶される。マイクロミラー装置3bの摂動が終了した段階で、マイクロミラー装置3bの操作量を初期値Vx02、Vy02に戻す。 When perturbing the mirror 230 based on perturbation pattern set in the micromirror device 3a, after returning the operation amount of the micromirror device 3a to the initial value Vx 01, Vy 01, as in the case of the micro-mirror device 3a Micro Perturbation of the mirror device 3b is performed. At this time, the light intensity of the optical signal measured by the output light measurement device 4 via the detection unit 7 is stored in the storage unit 9. At the stage where the perturbation of the micromirror device 3b has been completed, it returns the operation amount of the micromirror device 3b to the initial value Vx 02, Vy 02.

<最適値探索動作>
次に、誤差演算補正部85による最適値探索動作について説明する。ミラー230に略平行でかつ互いに直交するX軸方向およびY軸方向それぞれの摂動操作量について、X軸方向に関しては、上式(1)にしたがって正弦関数を用い、Y軸方向に関しては上式(2),(3)にしたがって余弦関数を用いて算出する。このように算出された摂動操作量は、Vx,Vy平面で図5,図6に示すような数字の8の字型の軌跡となる。このように8の字型の軌跡で摂動させたときに、摂動パターンにおける各摂動操作量に対応する駆動電圧を印加したときに検出される出力光の光強度を、記憶部9に記憶させる。
<Optimum value search operation>
Next, the optimum value search operation by the error calculation correction unit 85 will be described. With respect to the perturbation operation amounts substantially parallel to the mirror 230 and orthogonal to each other in the X-axis direction and the Y-axis direction, the sine function is used according to the above equation (1) for the X-axis direction, and the above equation ( Calculation is performed using a cosine function according to 2) and (3). The perturbation manipulated variable calculated in this way becomes a figure 8 locus as shown in FIGS. 5 and 6 on the V x and V y planes. In this way, when perturbed by an 8-shaped locus, the light intensity of the output light detected when the drive voltage corresponding to each perturbation operation amount in the perturbation pattern is applied is stored in the storage unit 9.

取得した出力光の光強度Pの時系列データは、下式(4)に示す余弦関数に近似できると仮定して、この余弦関数と8の字型軌跡摂動の際のX軸およびY軸摂動パターン設定に用いた正弦または余弦関数との位相差θを計算する。この計算は、例えば、最小自乗法や光強度PのFFT演算、光強度Pと摂動操作量との積和演算の平均等により行われる。なお、下式(4)において、ΔPpは8の字型の軌跡で摂動させたときの光強度の変動幅を示す。   Assuming that the obtained time series data of the light intensity P of the output light can be approximated to the cosine function shown in the following equation (4), the c-axis function and the X-axis and Y-axis perturbations in the case of the 8-shaped trajectory perturbation The phase difference θ with the sine or cosine function used for pattern setting is calculated. This calculation is performed by, for example, the least square method, the FFT calculation of the light intensity P, or the average of the product-sum calculation of the light intensity P and the perturbation operation amount. In the following formula (4), ΔPp represents the fluctuation range of the light intensity when perturbed by an 8-shaped locus.

P=P0+ΔPp・cos(i*4π/Pt-θ) ・・・(4) P = P0 + ΔPp · cos (i * 4π / Pt-θ) (4)

上式(4)により算出された位相差を、光強度Pの最大値を得る方向角度θとする。この方向角度θと8の字型軌跡の円部分のパラメータVsの関数として規定される点の電圧値を算出し、これを1つの出力ポートに対する駆動電圧として設定する。   The phase difference calculated by the above equation (4) is defined as a direction angle θ for obtaining the maximum value of the light intensity P. A voltage value at a point defined as a function of the direction angle θ and the parameter Vs of the circular portion of the figure 8 locus is calculated and set as a drive voltage for one output port.

なお、下式(5)、(6)はマイクロミラー装置3aに関して、最大値方向角度を求め、8の字型軌跡を構成する円上の操作量を求める場合を示す。ここで、Vxp、Vypは、それぞれ8の字型の軌跡を構成する円上で出力光の光強度の最大値を得るX軸、Y軸方向の操作量の値である。 In addition, the following formulas (5) and (6) show a case where the maximum value direction angle is obtained for the micromirror device 3a, and the operation amount on the circle constituting the 8-shaped locus is obtained. Here, V xp and V yp are values of manipulated variables in the X-axis and Y-axis directions for obtaining the maximum value of the light intensity of the output light on a circle that forms an 8-shaped locus, respectively.

Vxp1=Vx1o+Vs*sin(θ) ・・・(5)
Vyp1=Vy1o-Vs*cos(θ) ・・・(6)
Vxp1 = Vx1o + Vs * sin (θ) (5)
Vyp1 = Vy1o-Vs * cos (θ) (6)

<パラメータ更新動作>
次に、パラメータの更新動作について説明する。比較更新部83は、誤差演算補正部85により計算された8の字型軌跡摂動時の損失変動幅推定値ΔPpと記憶部9に記憶された損失変化量許容値ΔPを比較し、次の8の字型軌跡摂動に用いるパラメータVsを設定する。
<Parameter update operation>
Next, the parameter update operation will be described. The comparison / update unit 83 compares the estimated loss fluctuation range ΔPp at the time of perturbation of the figure 8 trajectory calculated by the error calculation correction unit 85 with the allowable loss change amount ΔP stored in the storage unit 9, and A parameter Vs used for the perturbation of the U-shaped locus is set.

具体的には、8の字型軌跡摂動時に出力光の光強度データから算出される損失変動幅推定値ΔPpと予め記憶部9に記憶されたΔPから下式(7)に基づいて次のパラメータVs’を算出する。ここで、出力光強度変動幅ΔPpが損失変化量許容値ΔPよりも大きい場合には、次の摂動に用いる円軌跡部分の半径を小さくし、出力光強度変動幅ΔPpが損失変化量許容値ΔPよりも小さい場合には次の摂動に用いる円軌跡部分の半径を大きくするようにパラメータVsを更新する なお、下式(7)において、kは半径電圧の一摂動あたりの変化幅を決めるパラメータである。   Specifically, the following parameters are calculated based on the following equation (7) from the estimated loss fluctuation range ΔPp calculated from the light intensity data of the output light at the time of the 8-shaped locus perturbation and ΔP stored in the storage unit 9 in advance. Vs ′ is calculated. Here, when the output light intensity fluctuation width ΔPp is larger than the loss variation allowable value ΔP, the radius of the circular locus portion used for the next perturbation is reduced, and the output light intensity fluctuation width ΔPp becomes the loss variation allowable value ΔP. If it is smaller, the parameter Vs is updated so as to increase the radius of the circular locus portion used for the next perturbation. In the following equation (7), k is a parameter that determines the change width per perturbation of the radius voltage. is there.

Vs’=Vs+(ΔP-ΔPp)・k ・・・(7) Vs ′ = Vs + (ΔP−ΔPp) · k (7)

このようにして、比較更新部83は、摂動パターン設定部82により設定されたパラメータVsを更新する。更新されたパラメータVsは摂動パターン設定部82に出力され、次の円軌跡摂動の設定に用いられる。   In this way, the comparison update unit 83 updates the parameter Vs set by the perturbation pattern setting unit 82. The updated parameter Vs is output to the perturbation pattern setting unit 82 and used for setting the next circular locus perturbation.

このような本実施の形態を用いて光接続を行い、光接続強度の安定化制御を行った実験結果を図7に示す。この図7に示すように、光強度の最大値を得る操作量が算出可能であり、設定した損失変化許容値以内に光接続強度を維持できることが確認された。   FIG. 7 shows a result of an experiment in which optical connection is performed using this embodiment and the stabilization control of the optical connection strength is performed. As shown in FIG. 7, the operation amount for obtaining the maximum value of the light intensity can be calculated, and it was confirmed that the optical connection strength can be maintained within the set loss change allowable value.

なお、このとき、パラメータVsを設定するとともに、上式(4)により算出された方向角度θとパラメータVsの関数として規定される点の駆動電圧に対応する操作量を、初期操作量として記憶部9に再設定するようにしてもよい。その駆動電圧は、方向角度θを算出した際の何れかの摂動操作量、すなわち摂動パターン上の値に対応する。再設定した初期操作量は、次回の摂動に用いる摂動パターンの起点となる。   At this time, the parameter Vs is set, and the operation amount corresponding to the driving voltage at the point defined as a function of the direction angle θ calculated by the above equation (4) and the parameter Vs is stored as an initial operation amount. It may be reset to 9. The drive voltage corresponds to any perturbation operation amount when the direction angle θ is calculated, that is, a value on the perturbation pattern. The reset initial manipulated variable becomes the starting point of the perturbation pattern used for the next perturbation.

以上説明したように、本実施の形態によれば、操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔVxおよびΔVyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも1の値を取る摂動パターンを設定し、この摂動パターンに応じてミラー230を摂動させたときに検出部7によって検出された出力光の光強度の変動と操作量VxおよびVyならびに変化分ΔVxおよびΔVyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量VxおよびVyを算出することにより、操作量の平面上における全方位の探索、および、ミラーの動特性による高速駆動時の残留振動の影響を低減化した駆動方法を実現することができ、結果として、光強度が最大となる駆動電圧を高速に算出することができる。 As described above, according to the present embodiment, on the plane having the operation amounts V x and V y as coordinate axes, the temporally varying changes ΔV x and ΔV y have the origin as the starting point and the end point as the respective quadrants. Is set to a perturbation pattern having a value of at least 1, and when the mirror 230 is perturbed in accordance with this perturbation pattern, the variation in the light intensity of the output light detected by the detector 7 and the manipulated variables V x and V y, By calculating new operation amounts V x and V y that give the tilt angle of the mirror in which the strongest light intensity is detected from the changes ΔV x and ΔV y , search for all directions on the operation amount plane, and Thus, it is possible to realize a driving method in which the influence of the residual vibration at the time of high-speed driving due to the dynamic characteristics of the mirror is reduced, and as a result, it is possible to calculate the driving voltage at which the light intensity becomes maximum at high speed.

また、本実施の形態によれば、あるタイミングで外乱ノイズによる影響で本来得られるべき値から外れた値があった場合でもその他の取得光強度を用いた平均化処理が実現されるため、光強度が最大となる駆動電圧を算出することができる。このため外乱ノイズに対してロバスト性を向上させることができる。   Further, according to the present embodiment, even when there is a value deviating from a value that should be originally obtained due to the influence of disturbance noise at a certain timing, the averaging process using other acquired light intensities is realized. It is possible to calculate a driving voltage that maximizes the intensity. For this reason, robustness against disturbance noise can be improved.

[第2の実施の形態]
次に、本発明に係る第2の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、摂動パターンに基づいて最適操作量を算出する動作に特徴を有するものである。したがって、本実施の形態において、上述した第1の実施の形態と同等の構成要素については、同一の名称および符号を付して、適宜説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described. The present embodiment is characterized by an operation for calculating an optimum operation amount based on a perturbation pattern. Therefore, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same names and reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.

<摂動パターン設定動作>
制御部8の摂動パターン設定部82による摂動パターン設定動作について説明する。この摂動パターン設定動作とは、マイクロミラー装置3a,3bのミラー230を摂動させるのに用いられる摂動パターンを設定する動作である。この動作について、摂動パターンが、操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔVxおよびΔVyが原点を起点および終点とし、各象限に少なくとも1の値を取る8の字型の軌跡を描くように設定された場合を例に説明する。
<Perturbation pattern setting operation>
A perturbation pattern setting operation by the perturbation pattern setting unit 82 of the control unit 8 will be described. This perturbation pattern setting operation is an operation of setting a perturbation pattern used to perturb the mirror 230 of the micromirror devices 3a and 3b. With respect to this operation, the perturbation pattern has temporally varying changes ΔV x and ΔV y on the plane having the manipulated variables V x and V y as coordinate axes, with the origin as the start point and the end point, and at least one value in each quadrant An example in which the figure is set to draw an 8-shaped locus will be described.

摂動パターン設定部82は、8の字型の軌跡を描く摂動パターンを設定する場合、マイクロミラー装置3a,3bのX軸方向の操作量の初期値Vx0とY軸方向の操作量の初期値Vy0、8の字型の軌跡を構成する2つの円の半径を決定するパラメータVsおよび摂動点数Ptを設定し、これらの値に基づいて上式(1)〜(3)から各駆動点iにおける摂動操作量(Vx+ΔVx,Vy+ΔVy)を算出する。ここで、上記初期値Vxo、Vyo、パラメータVsおよび駆動点数Ptは、予め記憶部9に記憶されている。また、上式(1)〜(3)におけるiは、駆動点の識別番号を意味する。
なお、第1の実施の形態で示したように、誤差演算補正部85により最適操作量が算出された後、再度摂動を行う場合、摂動パターン設定部82は、その最適操作量を初期値Vxo、Vyoとして摂動パターンを設定する。
When the perturbation pattern setting unit 82 sets a perturbation pattern for drawing an 8-shaped locus, the initial value Vx 0 of the operation amount in the X-axis direction and the initial value of the operation amount in the Y-axis direction of the micromirror devices 3a and 3b. Vy 0 , a parameter Vs for determining the radius of two circles constituting the 8-shaped trajectory and the number of perturbation points Pt are set. Based on these values, each driving point i is obtained from the above equations (1) to (3). The perturbation manipulated variable (V x + ΔV x , V y + ΔV y ) is calculated. Here, the initial values Vx o and Vy o , the parameter Vs, and the drive point number Pt are stored in the storage unit 9 in advance. Further, i in the above formulas (1) to (3) means an identification number of the driving point.
As shown in the first embodiment, when the perturbation is performed again after the optimum operation amount is calculated by the error calculation correction unit 85, the perturbation pattern setting unit 82 sets the optimum operation amount to the initial value Vx. o, to set the perturbation pattern as Vy o.

<最適値移動動作>
上述したように設定された摂動パターンを用いた操作量生成部84等による一連の動作(以下、「最適値移動動作」という)について、図8を参照して説明する。なお、図8に示す最適値移動動作は、上述した第1の実施の形態において、図4を参照して説明した光スイッチの制御動作におけるステップS1〜S3に対応するものである。
<Optimum value movement operation>
A series of operations (hereinafter referred to as “optimum value movement operation”) by the operation amount generation unit 84 using the perturbation pattern set as described above will be described with reference to FIG. The optimum value moving operation shown in FIG. 8 corresponds to steps S1 to S3 in the control operation of the optical switch described with reference to FIG. 4 in the first embodiment described above.

外部から入力ポート1aに光信号が入力され、出力ポート1bに光路が接続されている状態において、各ポートに対応する一対のマイクロミラー装置3aおよびマイクロミラー装置3bに対して、操作量生成部84は、伝播する光信号の接続損失が小さい最適な動作操作量を探索するために、摂動パターン設定部82により設定された摂動パターンでミラー230を摂動させる。まず、マイクロミラー装置3bの操作量の初期値Vx02、Vy02に設定し、かつ、マイクロミラー装置3aに設定された摂動パターンに従って20点の摂動操作量を駆動部6により駆動電圧に変換して各電極に順次出力しながら、マイクロミラー装置3aのミラー230を摂動させる(ステップS11)。このとき、検出部7を介して出力光測定装置4により測定される光信号の光強度は、記憶部9に記憶される(ステップS12)。 In a state where an optical signal is input from the outside to the input port 1a and an optical path is connected to the output port 1b, the manipulated variable generation unit 84 for the pair of micromirror devices 3a and micromirror devices 3b corresponding to each port. Oscillates the mirror 230 with the perturbation pattern set by the perturbation pattern setting unit 82 in order to search for an optimal operation operation amount with a small connection loss of the propagating optical signal. First, initial values Vx 02 and Vy 02 of the operation amount of the micromirror device 3b are set, and the 20 perturbation operation amounts are converted into drive voltages by the drive unit 6 according to the perturbation pattern set in the micromirror device 3a. The mirror 230 of the micromirror device 3a is perturbed while sequentially outputting to each electrode (step S11). At this time, the light intensity of the optical signal measured by the output light measurement device 4 via the detection unit 7 is stored in the storage unit 9 (step S12).

マイクロミラー装置3aに設定された摂動パターンに基づいてミラー230が摂動し、この摂動が終了すると、マイクロミラー装置3aの操作量は初期値Vx01、Vy01に戻る。すると、誤差演算補正部85は、記憶部9に記憶されたマイクロミラー装置3aを摂動させたときの光信号の光強度に基づいて、第1の実施の形態で説明した最適値探索動作によって出力光の光強度が最大となるX軸、Y軸方向の最適操作量を算出し(ステップS13)、この最適操作量に対応する駆動電圧をマイクロミラー装置3aに印加する(ステップS14)。これにより、マイクロミラー装置3aのミラー230の傾動角は、出力光の光強度が最大となる角度に設定されることとなる。 Mirror 230 is perturbed based on perturbation pattern set in the micromirror device 3a, this perturbation is completed, the operation amount of the micromirror device 3a returns to the initial value Vx 01, Vy 01. Then, the error calculation correction unit 85 outputs the optimum value search operation described in the first embodiment based on the light intensity of the optical signal when the micromirror device 3a stored in the storage unit 9 is perturbed. The optimum operation amount in the X-axis and Y-axis directions where the light intensity of light is maximized is calculated (step S13), and a drive voltage corresponding to this optimum operation amount is applied to the micromirror device 3a (step S14). Thereby, the tilt angle of the mirror 230 of the micromirror device 3a is set to an angle at which the light intensity of the output light is maximized.

マイクロミラー装置3aに最適操作量に対応する駆動電圧が印加されると、操作量生成部84は、マイクロミラー装置3aの場合と同様、摂動パターン設定部82により設定された摂動パターンでマイクロミラー装置3bのミラー230を摂動させる(ステップS15)。このとき、検出部7を介して出力光測定装置4により測定される光信号の光強度は、記憶部9に記憶される(ステップS16)。   When a driving voltage corresponding to the optimum operation amount is applied to the micromirror device 3a, the operation amount generation unit 84 uses the perturbation pattern set by the perturbation pattern setting unit 82 as in the case of the micromirror device 3a. The mirror 230 of 3b is perturbed (step S15). At this time, the light intensity of the optical signal measured by the output light measurement device 4 via the detection unit 7 is stored in the storage unit 9 (step S16).

マイクロミラー装置3bに設定された摂動パターンに基づいてミラー230が摂動し、この摂動が終了すると、マイクロミラー装置3bの操作量は初期値Vx02、Vy02に戻る。すると、誤差演算補正部85は、マイクロミラー装置3aの場合と同様、記憶部9に記憶されたマイクロミラー装置3bを摂動させたときの光信号の光強度に基づいて、出力光の光強度が最大となるX軸、Y軸方向の最適操作量を算出し(ステップS17)、この最適操作量に対応する駆動電圧をマイクロミラー装置3bに印加する(ステップS18)。これにより、これにより、マイクロミラー装置3bのミラー230についても、その傾動角は、出力光の光強度が最大となる角度に設定されることとなる。 Mirror 230 is perturbed based on perturbation pattern set in the micromirror device 3b, this perturbation is completed, the operation amount of the micromirror device 3b returns to the initial value Vx 02, Vy 02. Then, as in the case of the micromirror device 3a, the error calculation correction unit 85 determines the light intensity of the output light based on the light intensity of the optical signal when the micromirror device 3b stored in the storage unit 9 is perturbed. The optimum operation amounts in the X-axis and Y-axis directions that are maximum are calculated (step S17), and a drive voltage corresponding to the optimum operation amount is applied to the micromirror device 3b (step S18). Thereby, also about the mirror 230 of the micromirror device 3b, the tilt angle is set to an angle at which the light intensity of the output light is maximized.

このようなステップS11〜S18が行われると、図4のステップS4に示すパラメータ更新動作が行われる。このとき、パラメータVsを設定するとともに、上式(4)により算出された方向角度θとパラメータVsの関数として規定される点の駆動電圧に対応する操作量、すなわち、最適操作量に対応する駆動電圧が初期操作量として記憶部9に設定される。再設定した初期操作量は、次回の摂動に用いる摂動パターンの起点となる。   When such steps S11 to S18 are performed, the parameter update operation shown in step S4 of FIG. 4 is performed. At this time, the parameter Vs is set, and the operation amount corresponding to the drive voltage at the point defined as a function of the direction angle θ calculated by the above equation (4) and the parameter Vs, that is, the drive corresponding to the optimum operation amount. The voltage is set in the storage unit 9 as an initial operation amount. The reset initial manipulated variable becomes the starting point of the perturbation pattern used for the next perturbation.

ステップS4のパラメータ更新動作が行われた後、ステップS0〜S4以外の処理が要求されない場合(ステップS5:NO)、制御装置5は、ステップS1の処理に戻り、上述したステップS11〜S18の処理が再度行われる。このとき、マイクロミラー装置3a,3bの摂動に用いられる摂動パターンは、前回の摂動により算出された最適操作量に対応する駆動電圧を起点として設定されている。また、ステップS11は、直前に実行されたステップS18で算出された最適操作量に対応する駆動電圧がマイクロミラー装置3bに印加された状態で、マイクロミラー装置3aのミラー230の摂動が行われることとなる。   After the parameter update operation of step S4 is performed, when processing other than steps S0 to S4 is not requested (step S5: NO), the control device 5 returns to the processing of step S1 and performs the processing of steps S11 to S18 described above. Is done again. At this time, the perturbation pattern used for perturbation of the micromirror devices 3a and 3b is set with the drive voltage corresponding to the optimum operation amount calculated by the previous perturbation as a starting point. In step S11, the mirror 230 of the micromirror device 3a is perturbed with the drive voltage corresponding to the optimum operation amount calculated in step S18 executed immediately before being applied to the micromirror device 3b. It becomes.

このように、本実施の形態によれば、マイクロミラー装置3aの最適操作量を算出する際に、マイクロミラー装置3bの最適操作量を算出してその最適操作量に対応する駆動電圧をマイクロミラー装置3bに印加した状態とし、同様に、マイクロミラー装置3bの最適操作量を算出する際にも、マイクロミラー装置3aの最適操作量を算出してその最適操作量に対応する駆動電圧をマイクロミラー装置3aに印加した状態とする。これにより、マイクロミラー装置3a,3bの最適操作量からの誤差が最適値探索に及ぼす相互への影響を最小限に抑えることができるので、最適値への移動量を小さくなり、光強度が最大となる駆動電圧を高速に算出することができる。また、最適値探索の精度自体も向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, when calculating the optimum operation amount of the micromirror device 3a, the optimum operation amount of the micromirror device 3b is calculated and the drive voltage corresponding to the optimum operation amount is set to the micromirror. Similarly, when the optimum operation amount of the micromirror device 3b is calculated, the optimum operation amount of the micromirror device 3a is calculated and the drive voltage corresponding to the optimum operation amount is set to the micromirror. It is set as the state applied to the apparatus 3a. As a result, the mutual influence of the error from the optimum operation amount of the micromirror devices 3a and 3b on the optimum value search can be minimized, so that the amount of movement to the optimum value is reduced and the light intensity is maximized. Can be calculated at high speed. In addition, the accuracy of the optimum value search itself can be improved.

また、マイクロミラー装置3a,3bそれぞれについて摂動の起点と終点を一致させることにより、終点でのミラー動特性による高速駆動時の残留振動の影響を低減することができる。また、起点付近が最適操作量であった場合には、起点から最適操作量への移動量が小さくなるので、ミラー動特性による高速駆動時の残留振動の影響を低減することができるとともに、残留振動が減衰するまで長時間待機する必要が無くなるので、最適値探索の高速化を実現することができる。   Further, by matching the starting point and the end point of perturbation for each of the micromirror devices 3a and 3b, it is possible to reduce the influence of residual vibration during high-speed driving due to the mirror dynamic characteristics at the end point. In addition, when the vicinity of the starting point is the optimal operation amount, the amount of movement from the starting point to the optimal operation amount is small, so that the influence of residual vibration during high-speed driving due to the mirror dynamics can be reduced and the residual amount Since it is not necessary to wait for a long time until the vibration is attenuated, the optimum value search can be speeded up.

また、摂動成分であるΔVxおよびΔVyが操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、原点を摂動の起点および終点とし、各象限に少なくとも1つの値をとることにより、操作量の初期値に対して、何れの方向に最適値がある場合にも、最適値探索が可能となる。   Further, the perturbation components ΔVx and ΔVy are set to the initial value of the operation amount by taking at least one value in each quadrant with the origin as the perturbation start and end points on the plane having the operation amounts Vx and Vy as the coordinate axes. On the other hand, the optimum value search can be performed regardless of the optimum value in any direction.

また、単純な円軌跡摂動では、最適点への移動量を小さくするように摂動軌跡の起点と終点とを一致させ、かつ、全方位探索を実現しようとすると、最適点を中心とした円軌跡とする必要がある。このため、最適点を摂動軌跡上に設定できず、次の摂動を行う際には必ず半径電圧分ずらしたところを起点とする必要があるので、半径電圧が大きい場合にはミラー動特性による高速駆動時の残留振動の影響が避けられなかった。これに対して、本実施の形態によれば、探索方向が各象限に少なくとも1つの値をとる8の字型軌跡を摂動操作量として設定するので、最適点を摂動軌跡上に設定した全方位探索が可能となる。   In simple circular trajectory perturbation, if the starting point and end point of the perturbation trajectory are matched so as to reduce the amount of movement to the optimal point, and an omnidirectional search is attempted, a circular trajectory centered on the optimal point is used. It is necessary to. For this reason, the optimal point cannot be set on the perturbation trajectory, and when performing the next perturbation, it is necessary to always start from a position shifted by the radial voltage. The effect of residual vibration during driving was inevitable. On the other hand, according to the present embodiment, since the figure-shaped trajectory in which the search direction takes at least one value in each quadrant is set as the perturbation manipulated variable, the omnidirectional setting the optimum point on the perturbation trajectory Search is possible.

また、本実施の形態においても、最適値探索動作は、上述した第1の実施の形態と同様の動作を適用することができる。すなわち、第1の実施の形態と同様に、最適値探索動作を行うことにより、従来の最大値比較による方法と比較して、ノイズによる影響を低減できる。これにより、あるタイミングで外乱ノイズによる影響で本来得られる値から外れた値があった場合でも、その他の取得光強度を用いた平均化処理を実現できるので、光強度が最大となる駆動電圧を算出することができる。このため、外乱ノイズに対してロバスト性を向上することができる。   Also in the present embodiment, the operation similar to that in the first embodiment described above can be applied to the optimum value search operation. That is, as in the first embodiment, by performing the optimum value search operation, it is possible to reduce the influence of noise as compared with the conventional maximum value comparison method. As a result, even if there is a value deviating from the value originally obtained due to the influence of disturbance noise at a certain timing, the averaging process using other acquired light intensity can be realized, so that the drive voltage that maximizes the light intensity can be obtained. Can be calculated. For this reason, robustness against disturbance noise can be improved.

さらに、パラメータの更新動作に関しても、第1の実施の形態と同様の動作を適用することができる。すなわち、第1の実施の形態と同様に、毎回の摂動毎に半径電圧を調整することにより、過度の損失変動を抑制するとともに、最適値探索が可能な摂動幅を確保することができる。具体的には、マイクロミラー装置3aの最適操作量を算出するステップS13において第1の実施の形態と同様に、出力光強度変動幅ΔPpを算出し、上式(7)によりマイクロミラー装置3aの半径電圧のパラメータVs’を求める。これを、次回のマイクロミラー装置3aの摂動パターン設定に用いる。マイクロミラー装置3bについても同様のステップS17において出力光強度変動幅ΔPpを算出し、上式(7)によりマイクロミラー装置3bの半径電圧のパラメータVs’を求める。これを次回のマイクロミラー装置3bの摂動パターン設定に用いる。このように、一連の摂動パターン設定動作および最適値移動動作、最適値探索動作、パラメータ更新動作を繰り返すことにより、光強度が最大となる駆動電圧を算出し、光スイッチの光接続強度の損失を所定の許容値内に抑えた光接続強度安定化が可能となる。   Further, regarding the parameter update operation, the same operation as that of the first embodiment can be applied. That is, as in the first embodiment, by adjusting the radial voltage for each perturbation, it is possible to suppress an excessive loss fluctuation and to secure a perturbation width capable of searching for an optimum value. Specifically, in step S13 for calculating the optimum operation amount of the micromirror device 3a, the output light intensity fluctuation range ΔPp is calculated as in the first embodiment, and the micromirror device 3a is calculated by the above equation (7). A radial voltage parameter Vs ′ is obtained. This is used for the next perturbation pattern setting of the micromirror device 3a. For the micromirror device 3b, the output light intensity fluctuation range ΔPp is calculated in the same step S17, and the parameter Vs ′ of the radial voltage of the micromirror device 3b is obtained by the above equation (7). This is used for the next perturbation pattern setting of the micromirror device 3b. In this way, by repeating a series of perturbation pattern setting operation, optimum value moving operation, optimum value searching operation, and parameter updating operation, the driving voltage that maximizes the light intensity is calculated, and the optical connection strength loss of the optical switch is reduced. The optical connection strength can be stabilized within a predetermined allowable value.

なお、上述した第1,第2の実施の形態では、2つのマイクロミラー装置が存在する場合を例として説明を行ったが、後述する図9に示すような入力光から任意の波長を切り替えて出力ポートから出力する波長選択スイッチに適用できることはいうまでもない。この波長選択スイッチについて以下に説明する。   In the first and second embodiments described above, the case where there are two micromirror devices has been described as an example. However, an arbitrary wavelength is switched from input light as shown in FIG. 9 to be described later. Needless to say, the present invention can be applied to a wavelength selective switch that outputs from an output port. This wavelength selective switch will be described below.

図9において、210は入力ポート、211a,211bは出力ポート、212はマイクロミラーアレイ、214は主レンズ、215は反射型回折格子、216は平行化レンズ、217a,217bはそれぞれ出力ポート211a,211bに設けられた出力光測定装置、219は駆動電圧決定部、220は制御装置である。マイクロミラーアレイ212は、1次元的に配列された複数のマイクロミラー装置213a,213b,213cからなる。   In FIG. 9, 210 is an input port, 211a and 211b are output ports, 212 is a micromirror array, 214 is a main lens, 215 is a reflective diffraction grating, 216 is a collimating lens, and 217a and 217b are output ports 211a and 211b, respectively. , 219 is a drive voltage determination unit, and 220 is a control device. The micromirror array 212 includes a plurality of micromirror devices 213a, 213b, and 213c arranged one-dimensionally.

入力ポート210は、波長が異なる複数の光信号が多重化された波長多重信号221を主レンズ214に向かって射出する。主レンズ214を通過した波長多重信号221は、反射回折格子215に入射する。反射回折格子215に入射した波長多重信号221は、反射回折格子215で反射され、波長が異なる複数の光信号222a,222b,222cに分波される。分波された各光信号222a,222b,222cは、再び主レンズ214を通って、それぞれ所定のマイクロミラー装置213a,213b,213cに入射する。   The input port 210 emits a wavelength multiplexed signal 221 obtained by multiplexing a plurality of optical signals having different wavelengths toward the main lens 214. The wavelength multiplexed signal 221 that has passed through the main lens 214 is incident on the reflection diffraction grating 215. The wavelength multiplexed signal 221 incident on the reflection diffraction grating 215 is reflected by the reflection diffraction grating 215, and is demultiplexed into a plurality of optical signals 222a, 222b, and 222c having different wavelengths. The demultiplexed optical signals 222a, 222b, and 222c pass through the main lens 214 again and enter predetermined micromirror devices 213a, 213b, and 213c, respectively.

各光信号222a,222b,222cは、それぞれ対応するマイクロミラー装置213a,213b,213cのミラーで反射された後、平行化レンズ16によって平行化された光信号223a,223b,223cとなり、主レンズ214を通って反射回折格子215に入射する。そして、各光信号223a,223b,223cは、反射回折格子215で反射された後、再び主レンズ214を通って複数の出力ポート211a,211bのうちのいずれか1つの出力ポートに入射する。図9の例では、マイクロミラー装置213a,213cで反射された光信号223a,223cが出力ポート211aに入射し、マイクロミラー装置213bで反射された光信号223bが出力ポート211bに入射している。   The optical signals 222a, 222b, and 222c are reflected by the mirrors of the corresponding micromirror devices 213a, 213b, and 213c, respectively, and then converted into optical signals 223a, 223b, and 223c that are collimated by the collimating lens 16, and the main lens 214 Then, the light enters the reflection diffraction grating 215. Each optical signal 223a, 223b, 223c is reflected by the reflection diffraction grating 215, and then enters the output port 211a, 211b of any one of the plurality of output ports 211 again through the main lens 214. In the example of FIG. 9, the optical signals 223a and 223c reflected by the micromirror devices 213a and 213c enter the output port 211a, and the optical signal 223b reflected by the micromirror device 213b enters the output port 211b.

このように、入力ポート210からの波長多重信号221を反射回折格子215に入射させて複数の光信号に分波した後、分波した各光信号を対応するマイクロミラー装置213a,213b,213cのミラーに入射させ、このときに各ミラーの向きを制御装置20によって適宜制御することで、1つの波長の光信号あるいは波長が異なる複数の光信号から構成される光信号の組を1つあるいは複数組抽出して、各組毎に合波して所望の出力ポート211a,211bに入射させることができる。   In this way, after the wavelength multiplexed signal 221 from the input port 210 is incident on the reflection diffraction grating 215 and demultiplexed into a plurality of optical signals, each of the demultiplexed optical signals is received by the corresponding micromirror devices 213a, 213b, and 213c. By making the light incident on the mirror and appropriately controlling the direction of each mirror by the control device 20 at this time, one or a plurality of sets of optical signals having one wavelength or a plurality of optical signals having different wavelengths are provided. A set can be extracted, combined for each set, and incident on desired output ports 211a and 211b.

ここで、各マイクロミラー装置213a,213b,213cの構成は、上述したマイクロミラー装置3a,3bと同じである。   Here, the configuration of each of the micromirror devices 213a, 213b, and 213c is the same as that of the above-described micromirror devices 3a and 3b.

各出力光測定装置217a,217bは、対応する出力ポート211a,211bに入射した出力光の強度を検出し、電気信号に変換する。   Each output light measuring device 217a, 217b detects the intensity of the output light incident on the corresponding output port 211a, 211b and converts it into an electrical signal.

駆動電圧決定部219は、制御装置5に指示を出してマイクロミラー装置213a,213b,213cのミラーを摂動させたときの出力光測定装置217a,217bにより測定された出力光の強度に基づいて、この出力光の強度が最適な値になるように、マイクロミラー装置213a,213b,213cのミラーを的確な角度に制御するための駆動電圧を決定する。   Based on the intensity of the output light measured by the output light measurement devices 217a and 217b when the drive voltage determination unit 219 gives an instruction to the control device 5 to perturb the mirrors of the micromirror devices 213a, 213b, and 213c, A drive voltage for controlling the mirrors of the micromirror devices 213a, 213b, and 213c to an appropriate angle is determined so that the intensity of the output light becomes an optimum value.

制御装置220は、駆動電圧決定部215の指示に基づいて、マイクロミラー装置213a,213b,213cに駆動電圧を供給して、各ミラーを摂動させたり、各ミラーを所定の傾斜角に傾斜させる。   The control device 220 supplies a drive voltage to the micromirror devices 213a, 213b, and 213c based on an instruction from the drive voltage determination unit 215 to perturb each mirror or tilt each mirror to a predetermined tilt angle.

このような波長選択スイッチに含まれる各マイクロミラー装置に対して、上述したのと同様の方法により摂動を与え、このときの出力光の光強度を検出することにより、出力光の光強度が最大となる駆動電圧を算出することができる。   Each micromirror device included in such a wavelength selective switch is perturbed by the same method as described above, and by detecting the light intensity of the output light at this time, the light intensity of the output light is maximized. The driving voltage can be calculated.

本発明は、マイクロミラー装置などのスイッチング素子を有する装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a device having a switching element such as a micromirror device.

1a…入力ポート、1b…出力ポート、3a,3b…マイクロミラー装置、4…出力光測定装置、5…制御装置、6…駆動部、7…検出部、8…制御部、9…記憶部、81…スイッチング部、82…摂動パターン設定部、83…比較更新部、84…操作量生成部、85…誤差演算補正部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a ... Input port, 1b ... Output port, 3a, 3b ... Micromirror device, 4 ... Output light measuring device, 5 ... Control device, 6 ... Drive part, 7 ... Detection part, 8 ... Control part, 9 ... Storage part, 81: switching unit, 82: perturbation pattern setting unit, 83: comparison / update unit, 84: manipulated variable generation unit, 85: error calculation correction unit

Claims (9)

入力光を入力する少なくとも1つの入力ポートと、
出力光を出力する少なくとも1つの出力ポートと、
互いに直交するX軸およびY軸に対してそれぞれ回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極とを備えた少なくとも1つのミラー装置と、
前記ミラーを前記X軸回りおよび前記Y軸回りにそれぞれ回動させる操作量VxおよびVyに応じた駆動電圧を前記電極に印加して前記ミラーを所定量傾動させることにより前記入力光を偏向し前記出力ポートに選択的に入射させる制御部とを備え、
前記制御部は、
時間的に変動する、前記操作量VxおよびVyに対する変化分ΔVxおよびΔVyからなる摂動パターンを設定する設定部と、
前記摂動パターンで前記操作量VxおよびVyを変調して前記ミラーを摂動させる摂動部と、
前記ミラーによって前記出力ポートに入射される出力光の光強度を検出する検出部と、
前記摂動パターンに応じて前記ミラーを摂動させたときに前記検出部によって検出された前記出力光の光強度の変動と前記操作量VxおよびVyならびに前記変化分ΔVxおよびΔVyとから最も強い光強度が検出された前記ミラーの傾動角を与える新たな操作量VxおよびVyを算出する演算処理部とを備え、
前記設定部は、
前記操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する前記変化分ΔVxおよびΔVyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも1の値を取る摂動パターンを設定する
ことを特徴とする光スイッチ。
At least one input port for inputting input light;
At least one output port for outputting output light;
At least one mirror device comprising a mirror rotatably supported with respect to the X axis and the Y axis orthogonal to each other, and an electrode disposed opposite to the mirror;
Deflecting said input light by a predetermined amount tilt the mirror by applying a driving voltage according to the mirror to the X axis and the Y manipulated variable rotating the axis, respectively V x and V y to the electrodes And a control unit that selectively enters the output port,
The controller is
A setting unit for setting a perturbation pattern composed of changes ΔV x and ΔV y with respect to the manipulated variables V x and V y , which varies with time;
A perturbation unit that modulates the manipulated variables V x and V y with the perturbation pattern to perturb the mirror;
A detector that detects the light intensity of the output light incident on the output port by the mirror;
The variation of the light intensity of the output light detected by the detector when the mirror is perturbed according to the perturbation pattern, the manipulated variables V x and V y, and the changes ΔV x and ΔV y are the most. An arithmetic processing unit that calculates new operation amounts V x and V y that give a tilt angle of the mirror in which strong light intensity is detected,
The setting unit
A perturbation pattern is set on the plane having the manipulated variables V x and V y as coordinate axes, and the changes ΔV x and ΔV y that vary with time take at least one value in each quadrant starting from the origin. An optical switch characterized by that.
前記摂動パターンは、三角関数にしたがって時間的に変動する前記変化分ΔVxおよびΔVyが、前記平面上において原点で外接する2つの円を描く
ことを特徴とする請求項1記載の光スイッチ。
2. The optical switch according to claim 1, wherein the perturbation pattern draws two circles that are circumscribed at the origin on the plane, with respect to the changes ΔV x and ΔV y that change with time according to a trigonometric function.
前記制御部は、
前記出力光の損失変化量の許容値を記憶する記憶部と、
前記摂動パターンに応じて前記ミラーを摂動させたときに前記検出部によって検出された前記出力光の光強度の変動幅を算出する変動幅算出部とをさらに備え、
前記設定部は、前記変動幅が前記許容値より大きいときには次回の摂動に用いる摂動パターンの前記円の半径を小さくし、前記変動幅が前記許容値より小さいときには次回の摂動に用いる摂動パターンの前記円の半径を大きくする
ことを特徴とする請求項2記載の光スイッチ。
The controller is
A storage unit for storing an allowable value of the loss change amount of the output light;
A fluctuation range calculation unit that calculates a fluctuation range of the light intensity of the output light detected by the detection unit when the mirror is perturbed according to the perturbation pattern;
The setting unit reduces the radius of the circle of the perturbation pattern used for the next perturbation when the variation width is larger than the allowable value, and the perturbation pattern used for the next perturbation when the variation width is smaller than the allowable value. The optical switch according to claim 2, wherein the radius of the circle is increased.
前記新たな操作量VxおよびVyは、前記摂動パターン上の値をとる
ことを特徴とする請求項1記載の光スイッチ。
The optical switch according to claim 1, wherein the new manipulated variables V x and V y take values on the perturbation pattern.
前記設定部は、前記新たな操作量VxおよびVyを前記起点とする
ことを特徴とする請求項4記載の光スイッチ。
The optical switch according to claim 4, wherein the setting unit uses the new operation amounts V x and V y as the starting points.
前記ミラー装置は、第1のミラー装置と、第2のミラー装置とから構成され、
前記第1のミラー装置は、前記入力ポートに入力された入力光を偏向させて前記第2のミラー装置に入射させ、
前記第2のミラー装置は、前記第1のミラー装置から入射した光を偏向させて任意の前記出力ポートに選択的に入射させる
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の光スイッチ。
The mirror device is composed of a first mirror device and a second mirror device,
The first mirror device deflects the input light input to the input port to enter the second mirror device,
6. The second mirror device according to claim 1, wherein the second mirror device deflects light incident from the first mirror device and selectively enters the output port. Light switch.
入力光を入力する少なくとも1つの入力ポートと、
出力光を出力する少なくとも1つの出力ポートと、
互いに直交するX軸およびY軸に対してそれぞれ回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極を備えた少なくとも1つのミラー装置と、
前記ミラーを前記X軸回りおよび前記Y軸回りにそれぞれ回動させる操作量VxおよびVyに応じた駆動電圧を前記電極に印加して前記ミラーを所定量傾動させることにより前記入力光を偏向し前記出力ポートに選択的に入射させる制御部と
を備えた光スイッチの制御方法であって、
時間的に変動する、前記操作量VxおよびVyに対する変化分ΔVxおよびΔVyからなる摂動パターンを設定する設定ステップと、
前記摂動パターンで前記操作量VxおよびVyを変調して前記ミラーを摂動させる摂動ステップと、
前記ミラーによって前記出力ポートに入射される出力光の光強度を検出する検出ステップと、
前記摂動パターンに応じて前記ミラーを摂動させたときに前記検出ステップによって検出された前記出力光の光強度の変動と前記操作量VxおよびVyならびに前記変化分ΔVxおよびΔVyとから最も強い光強度が検出された前記ミラーの傾動角を与える新たな操作量VxおよびVyを算出する演算処理ステップとを有し、
前記設定ステップは、前記操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する前記変化分ΔVxおよびΔVyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも1の値を取る摂動パターンを設定する
ことを特徴とする光スイッチの制御方法。
At least one input port for inputting input light;
At least one output port for outputting output light;
At least one mirror device including a mirror rotatably supported with respect to the X axis and the Y axis orthogonal to each other, and an electrode disposed opposite to the mirror;
Deflecting said input light by a predetermined amount tilt the mirror by applying a driving voltage according to the mirror to the X axis and the Y manipulated variable rotating the axis, respectively V x and V y to the electrodes And a control unit that selectively enters the output port.
A setting step for setting a perturbation pattern consisting of changes ΔV x and ΔV y with respect to the manipulated variables V x and V y , which vary over time;
A perturbation step of perturbing the mirror by modulating the manipulated variables V x and V y with the perturbation pattern;
A detection step of detecting the light intensity of the output light incident on the output port by the mirror;
The variation of the light intensity of the output light detected by the detection step when the mirror is perturbed according to the perturbation pattern, the manipulated variables V x and V y, and the changes ΔV x and ΔV y are the most. An arithmetic processing step for calculating new manipulated variables V x and V y that give a tilt angle of the mirror in which a strong light intensity is detected,
In the setting step, the changes ΔV x and ΔV y that vary with time on a plane having the manipulated variables V x and V y as coordinate axes take at least one value in each quadrant with the origin as the start point and the end point. A method of controlling an optical switch, characterized in that a perturbation pattern is set.
入力光を入力する少なくとも1つの入力ポートと、
出力光を出力する少なくとも1つの出力ポートと、
X軸およびこのX軸と直交するY軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極とを備え、操作量に応じた駆動電圧を前記電極に印加して前記ミラーを傾動させることにより前記入力ポートに入力された入力光を偏向させて任意の前記出力ポートに選択的に入射させる第1のミラー装置および第2のミラー装置と
この第1のミラー装置および第2のミラー装置の前記ミラーを前記X軸回りおよび前記Y軸回りにそれぞれ回動させる操作量VxおよびVyに応じた駆動電圧を前記電極に印加して当該ミラーを所定量傾動させることにより前記入力光を偏向し前記出力ポートに選択的に入射させる制御部とを備えた光スイッチの制御方法であって、
時間的に変動する、前記操作量VxおよびVyに対する変化分ΔVxおよびΔVyからなる摂動パターンを設定する第1のステップと、
前記摂動パターンで前記操作量VxおよびVyを変調して前記第1のミラー装置の前記ミラーを摂動させる第2のステップと、
前記第1のミラー装置の前記ミラーを摂動させたときに、1の入力ポートからの入力光が1の出力ポートから出力される出力光の光強度を検出する第3のステップと、
前記摂動パターンに応じて前記第1のミラー装置の前記ミラーを摂動させたときに、前記第3のステップによって検出された前記出力光の光強度の変動と前記操作量VxおよびVyならびに前記変化分ΔVxおよびΔVyとから最も強い光強度が検出された前記ミラーの傾動角を与える新たな操作量VxおよびVyを算出し、前記第1のミラー装置の前記ミラーの傾動角を補正する第4のステップと、
前記摂動パターンで前記操作量VxおよびVyを変調して前記第2のミラー装置の前記ミラーを摂動させる第5のステップと、
前記第2のミラー装置の前記ミラーを摂動させたときに、1の入力ポートからの入力光が1の出力ポートから出力される出力光の光強度を検出する第6のステップと、
前記摂動パターンに応じて前記第2のミラー装置の前記ミラーを摂動させたときに、前記第5のステップによって検出された前記出力光の光強度の変動と前記操作量VxおよびVyならびに前記変化分ΔVxおよびΔVyとから最も強い光強度が検出された前記ミラーの傾動角を与える新たな操作量VxおよびVyを算出し、前記第2のミラー装置の前記ミラーの傾動角を補正する第7のステップと
を有し、
前記第1のステップは、前記操作量VxおよびVyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する前記変化分ΔVxおよびΔVyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも1の値を取る摂動パターンを設定し、
前記第2〜第7のステップを繰り返すことを特徴とする光スイッチの制御方法。
At least one input port for inputting input light;
At least one output port for outputting output light;
A mirror supported to be rotatable with respect to the X axis and a Y axis orthogonal to the X axis, and an electrode disposed opposite to the mirror, and applying a driving voltage corresponding to the operation amount to the electrode; The first mirror device and the second mirror device that deflect the input light input to the input port by selectively tilting the mirror and selectively enter the output port, and the first mirror device and Applying a driving voltage corresponding to operation amounts V x and V y for rotating the mirror of the second mirror device about the X axis and the Y axis to tilt the mirror by a predetermined amount. And a control unit that deflects the input light and selectively enters the output port.
A first step of setting a perturbation pattern consisting of changes ΔV x and ΔV y with respect to the manipulated variables V x and V y , which varies over time;
A second step of perturbing the mirror of the first mirror device by modulating the manipulated variables V x and V y with the perturbation pattern;
A third step of detecting light intensity of output light output from one output port when input light from one input port is output when the mirror of the first mirror device is perturbed;
When the mirror of the first mirror device is perturbed according to the perturbation pattern, the variation in the light intensity of the output light detected by the third step, the manipulated variables V x and V y, and the From the changes ΔV x and ΔV y , new operation amounts V x and V y that give the tilt angle of the mirror where the strongest light intensity is detected are calculated, and the tilt angle of the mirror of the first mirror device is calculated. A fourth step to correct;
A fifth step of modulating the manipulated variables V x and V y with the perturbation pattern to perturb the mirror of the second mirror device;
A sixth step of detecting light intensity of output light output from one output port when input light from one input port is output when the mirror of the second mirror device is perturbed;
When the mirror of the second mirror device is perturbed according to the perturbation pattern, the fluctuation of the light intensity of the output light detected by the fifth step, the manipulated variables V x and V y, and the New manipulated variables V x and V y that give the tilt angle of the mirror where the strongest light intensity is detected are calculated from the changes ΔV x and ΔV y, and the tilt angle of the mirror of the second mirror device is calculated. A seventh step of correcting, and
In the first step, the changes ΔV x and ΔV y that vary with time on a plane with the manipulated variables V x and V y as coordinate axes are at least one value in each quadrant starting from the origin and ending. Set the perturbation pattern to take
A method for controlling an optical switch, characterized in that the second to seventh steps are repeated.
前記第5のステップは、前記第4のステップで算出された前記新たな操作量VxおよびVyに応じた駆動電圧を前記第1のミラー装置の前記電極に印加した状態とした上で、前記第2のミラー装置の前記ミラーを摂動させ、
前記第2のステップは、前記第7のステップで算出された前記新たな操作量VxおよびVyに応じた駆動電圧を前記第2のミラー装置の前記電極に印加した状態とした上で、前記第1のミラー装置の前記ミラーを摂動させる
ことを特徴とする請求項8記載の光スイッチの制御方法。
In the fifth step, a driving voltage corresponding to the new operation amounts V x and V y calculated in the fourth step is applied to the electrode of the first mirror device, Perturbing the mirror of the second mirror device;
In the second step, a driving voltage corresponding to the new operation amounts V x and V y calculated in the seventh step is applied to the electrode of the second mirror device, The method of controlling an optical switch according to claim 8, wherein the mirror of the first mirror device is perturbed.
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