JP2010224354A - Optical switch and method of controlling the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the shift of shutdown attenuation rate even when external disturbance such as the drift phenomenon of a mirror or a temperature variation occurs. <P>SOLUTION: The optical switch includes: a dual axis MEMS mirror apparatus 203 composed of a mirror turnable around two rotary axes x, y and a control electrode which turns the mirror with electrostatic attractive force according to a control voltage; and a control circuit part 210a in which shutdown voltages are given by control voltages (Vx, Vy) when the differential value of optical attenuation rate ATT(Vx, Vy) with respect to the control voltages (Vx, Vy) is minimum and the optical attenuation rate ATT(Vx, Vy) is equal to a desired shutdown attenuation rate, wherein the control voltage at which the mirror is turned around x-axis is denoted by Vx, the control voltage at which the mirror is turned around y-axis is denoted by Vy, the optical attenuation rate when light signals emitted from input ports 200-1 to 200-n are reflected on the mirror and combined into an output port 201 is denoted by ATT(Vx, Vy). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、波長選択スイッチ（WSS:Wavelength-Selective Switch）などの光スイッチに係り、特に光サージによる素子破壊を回避する技術に関するものである。   The present invention relates to an optical switch such as a wavelength selective switch (WSS), and more particularly to a technique for avoiding element destruction due to an optical surge.

波長分割多重（WDM:Wavelength Division Multiplexer）光ネットワークでは、一般に複数のノードをリング状またはメッシュ状に接続している。各ノードには、減衰して届いた光を増幅するための入力側の光増幅器やノードから出て行く光の出力をブーストする出力側の光増幅器が備えられているほか、別のノードからこのノードの端局装置へ送り込む特定波長の光信号をＷＤＭ信号から抜き出す（Drop）ためのＤｒｏｐ型スイッチや、その逆に、端局装置から別のノードに向けて送り出す特定波長の光信号をＷＤＭ信号に加える（Ａｄｄ）ためのＡｄｄ型スイッチが存在する。あるノードから別のノードへの特定波長からなる光信号経路を波長パスと呼ぶが、特に図６のようにＷＳＳを使うことで波長パスをダイナミックに制御することが可能となり、光伝送路での障害発生時や新規の波長パス設定要求において柔軟迅速に対応することが可能になる。そのため、近年ＷＳＳが注目されている。   In a wavelength division multiplex (WDM) optical network, a plurality of nodes are generally connected in a ring shape or a mesh shape. Each node is equipped with an optical amplifier on the input side for amplifying light that has arrived after attenuation, and an optical amplifier on the output side that boosts the output of light coming out of the node. A drop-type switch for extracting an optical signal of a specific wavelength sent to a terminal device of a node from a WDM signal, and vice versa, an optical signal of a specific wavelength sent from a terminal device toward another node There is an Add type switch for adding to (Add). An optical signal path consisting of a specific wavelength from one node to another is called a wavelength path. In particular, the wavelength path can be dynamically controlled by using WSS as shown in FIG. It becomes possible to respond flexibly and promptly when a failure occurs or when a new wavelength path setting request is made. Therefore, WSS has attracted attention in recent years.

図６はノードの構成を示しており、１００−１，１００−２は入力側の光増幅器、１０１−１，１０１−２は出力側の光増幅器、１０２−１，１０２−２は別のノードからの光信号を分岐させる光カプラ、１０３−１，１０３−２はＤｒｏｐ型ＷＳＳ、１０４−１，１０４−２はＡｄｄ型ＷＳＳ、１０５は端局装置であるクライアント信号収容機能部、１０６−１，１０６−２はＤｒｏｐ型ＷＳＳ１０３−１，１０３−２によって抜き出された光信号を受信し、別のノードへの光信号をＡｄｄ型ＷＳＳ１０４−１，１０４−２へ送り出すトランスポンダである。   FIG. 6 shows the configuration of nodes, where 100-1 and 100-2 are optical amplifiers on the input side, 101-1 and 101-2 are optical amplifiers on the output side, and 102-1 and 102-2 are other nodes. 103-1 and 103-2 are Drop-type WSSs, 104-1 and 104-2 are Add-type WSSs, 105 is a client signal accommodation function unit that is a terminal device, and 106-1. , 106-2 are transponders that receive the optical signals extracted by the drop-type WSSs 103-1 and 103-2 and send the optical signals to another node to the add-type WSSs 104-1 and 104-2.

ところで、各ノードにおいては、図６に示すように、ノードの出入口あるいはＷＳＳ等の光スイッチの入力側と出力側に、光増幅器が接続されている。仮に、あるノードの端局装置の故障等もしくはノード間の光ケーブルが切断した等の理由により、光信号が途絶えた場合、光信号の届かなくなったノードの光増幅器は光入力がないままに励起状態で放置される。この状態で、突如、故障や断線が修復され光信号が一瞬で復帰した場合、光増幅器は励起状態のエネルギーを一挙に光に変えて出力するため、光サージが発生する。この光サージによって、下流の光部品や光受光素子が破壊されてしまうという不都合が生じる可能性があった。   By the way, in each node, as shown in FIG. 6, optical amplifiers are connected to the entrance and exit of the node or the input side and output side of an optical switch such as WSS. If an optical signal is interrupted due to a failure of a terminal device at a node or the disconnection of an optical cable between nodes, the optical amplifier at the node where the optical signal does not reach is excited with no optical input. Left alone. In this state, when the failure or disconnection is suddenly repaired and the optical signal is recovered instantaneously, the optical amplifier changes the energy of the excited state to light and outputs it at once, so that an optical surge occurs. This light surge may cause a disadvantage that downstream optical components and light receiving elements are destroyed.

これに対して、ＷＳＳ等の光スイッチが有する光減衰量可変機能（VOA:Variable optical attenuator）を利用することにより、光サージの発生を防ぐ方法が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１、特許文献２に開示された方法を簡単に説明すると、ＷＳＳ等の光スイッチは入力光信号がないと判断すると、光減衰率をある大きな値にする。ただし、ここでの光減衰率は大きな減衰率ではあるものの、入力光信号が復帰した場合に、この復帰を検出できる程度の減衰率とする。光スイッチは、再び入力光信号が加わると、入力光信号が復帰したことを検出して、もとの光減衰率に、ある程度の時間をかけて復帰する。この結果、入力光信号がなくなる前の状態に、光サージを発生することなく復帰することが可能となる。   On the other hand, methods for preventing the occurrence of optical surges by using a variable optical attenuator (VOA) function of an optical switch such as WSS have been proposed (Patent Documents 1 and 2). reference). The method disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 will be briefly described. When an optical switch such as WSS determines that there is no input optical signal, the optical attenuation factor is set to a certain large value. However, although the light attenuation rate here is a large attenuation rate, it is set to such an extent that this return can be detected when the input optical signal is recovered. When the input optical signal is applied again, the optical switch detects that the input optical signal has been recovered, and returns to the original optical attenuation rate over a certain period of time. As a result, it is possible to return to the state before the input optical signal disappears without causing an optical surge.

以下の説明では、光信号がないと判断して大きな減衰率状態に移ることを「シャットダウン」、光信号の復帰を判断して元の減衰率状態に戻ることを「パスアップ」、そしてこれらの状態制御のことを「シャットダウン制御」と呼ぶことにする。   In the following explanation, it is determined that there is no optical signal and “shutdown” is performed to shift to a large attenuation rate state, “return” of the optical signal is determined and “pass-up” is performed to return to the original attenuation rate state, and these The state control is referred to as “shutdown control”.

昨今、低損失で広帯域なＷＳＳとして注目されているのが、二軸のＭＥＭＳ（Micro-electro-mechanical systems）ミラーを用いた空間光学系のＷＳＳである。図７に、このようなＭＥＭＳミラーを用いたＡｄｄ型ＷＳＳの構成を示す。このＷＳＳは、ｎ個の入力ポートから入力された複数（最大ｍチャンネル）の光信号を、一つの出力ポートに合波してＷＤＭ信号として出力するｎ入力１出力のスイッチである。   Recently, the WSS of a spatial optical system using a biaxial micro-electro-mechanical systems (MEMS) mirror is attracting attention as a low-loss and wide-band WSS. FIG. 7 shows a configuration of an Add-type WSS using such a MEMS mirror. The WSS is an n-input 1-output switch that multiplexes a plurality (maximum m channels) of optical signals input from n input ports to one output port and outputs the resultant as a WDM signal.

Ａｄｄ型ＷＳＳは、ｎ本の入力ポート２００−１〜２００−ｎと、１本の出力ポート２０１と、入力ポート２００−１〜２００−ｎからの複数の光信号を分波する回折格子２０２と、分波された光信号を出力ポート２０１と任意の結合率で結合させるための二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３−１〜２０３−ｍと、出力ポート２０１の出力パワーの一部を分岐させるカプラ２０４と、カプラ２０４で分岐された光をｍチャンネルに分波する１×ｍ分波器２０５と、ｍチャンネルの光をそれぞれ電気信号に変換するフォトダイオード２０６−１〜２０６−ｍと、フォトダイオード２０６−１〜２０６−ｍからの電気信号をそれぞれデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器２０７と、Ａ／Ｄ変換器２０７からの出力パワー情報を使って二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３−１〜２０３−ｍの制御電極に最適な電圧を印加するミラー制御回路２０８とから構成される。   The Add-type WSS includes n input ports 200-1 to 200-n, one output port 201, and a diffraction grating 202 that demultiplexes a plurality of optical signals from the input ports 200-1 to 200-n. , Two-axis MEMS mirror devices 203-1 to 203-m for coupling the demultiplexed optical signal with the output port 201 at an arbitrary coupling rate, and a coupler 204 for branching a part of the output power of the output port 201, , A 1 × m demultiplexer 205 that demultiplexes the light branched by the coupler 204 into m channels, photodiodes 206-1 to 206-m that convert m channel light into electric signals, and a photodiode 206−, respectively. An A / D converter 207 that converts electrical signals from 1 to 206-m into digital data, respectively, and a biaxial MEMS microphone using output power information from the A / D converter 207 Composed of the mirror control circuit 208. which apply an optimum voltage to the control electrode of the chromatography device 203-1 to 203-m.

さらに図７を、ある一つのチャンネルにのみ注目して簡略化した図が図８である。この図８を使ってＷＳＳの動作について説明する。図８において、２０９は入力ポート２００−１〜２００−ｎと出力ポート２０１と回折格子２０２と二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３とからなる空間光学系光スイッチ部、２１０はカプラ２０４とフォトダイオード２０６とＡ／Ｄ変換器２０７とミラー制御回路２０８とからなる制御回路部である。なお、図８では、一つのチャンネルについてのみ記載しているため、制御回路部２１０内の１×ｍ分波器２０５を省略している。   Further, FIG. 8 is a simplified view of FIG. 7 focusing on only one channel. The WSS operation will be described with reference to FIG. In FIG. 8, reference numeral 209 denotes a spatial optical system optical switch unit including input ports 200-1 to 200-n, an output port 201, a diffraction grating 202, and a biaxial MEMS mirror device 203, and 210 denotes a coupler 204, a photodiode 206, and A. This is a control circuit unit including a / D converter 207 and a mirror control circuit 208. In FIG. 8, since only one channel is shown, the 1 × m demultiplexer 205 in the control circuit unit 210 is omitted.

二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３のミラーは、図８に示す二つの回動軸のうちｘ軸周りについては、ｎ本の入力ポート２００−１〜２００−ｎのどれか１ポートと１本の出力ポート２０１との結合が合うように（ｘ軸周りの回動方向に関して光が最小損失になるように）回動する。すなわち、二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３のミラーは、入力ポート２００−１〜２００−ｎが並んだ方向に光信号の経路を動かすように回動する。また、二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３のミラーは、ｙ軸周りに回動するとき、ｘ軸に対して直交方向に回動することになるので、入力ポート２００−１〜２００−ｎが並んだ方向と直交する方向に光信号の経路を動かすように回動する。   The mirror of the biaxial MEMS mirror device 203 has one of n input ports 200-1 to 200-n and one output port around the x axis of the two rotation axes shown in FIG. It rotates so that the coupling | bonding with 201 suits (light is a minimum loss regarding the rotation direction around an x-axis). That is, the mirror of the biaxial MEMS mirror device 203 rotates so as to move the path of the optical signal in the direction in which the input ports 200-1 to 200-n are arranged. In addition, when the mirror of the biaxial MEMS mirror device 203 is rotated about the y axis, the mirror is rotated in a direction orthogonal to the x axis, so that the input ports 200-1 to 200-n are arranged in a line. It rotates so as to move the path of the optical signal in the direction orthogonal to the direction.

入力ポート２００−１〜２００−ｎから出力ポート２０１への結合率、すなわち光減衰率を変えるには、二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３のミラーをｘ軸、ｙ軸どちらの軸周りで回しても可能である。しかし、一般には、入力ポート２００−１〜２００−ｎの並び方向に光信号の経路を動かすことができるｘ軸周りの回動は、主に入力ポート２００−１〜２００−ｎの選択に用いられる。また、入力ポート２００−１〜２００−ｎの並び方向と直交する方向に光信号の経路を動かすことができるｙ軸周りの回動は、入力ポート２００−１〜２００−ｎのうち注目する１つの入力ポートと出力ポート２０１との結合状態を変えても、隣接する入力ポートと出力ポート２０１との結合状態に影響を与えにくいことから、主に光減衰率の制御に用いられる。   To change the coupling rate from the input ports 200-1 to 200-n to the output port 201, that is, the light attenuation rate, the mirror of the biaxial MEMS mirror device 203 can be rotated around either the x axis or the y axis. It is. However, in general, rotation around the x axis that can move the path of the optical signal in the direction in which the input ports 200-1 to 200-n are arranged is mainly used to select the input ports 200-1 to 200-n. It is done. Further, the rotation around the y-axis that can move the path of the optical signal in a direction orthogonal to the direction in which the input ports 200-1 to 200-n are arranged is the focus of the input ports 200-1 to 200-n. Even if the coupling state of one input port and the output port 201 is changed, the coupling state between the adjacent input port and the output port 201 is hardly affected.

二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３には、二つの軸周りの回動をそれぞれを制御するための制御変数Ｖｘ，Ｖｙが存在する。これらの制御変数のどちらも単位は電圧であるので、制御電圧Ｖｘ，Ｖｙと呼ぶ。制御電圧Ｖｘを変えると、二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３のミラーのｘ軸周りの回動角が変化し、制御電圧Ｖｙを変えると、ミラーのｙ軸周りの回動角が変化する。   The biaxial MEMS mirror device 203 has control variables Vx and Vy for controlling the rotation about the two axes. Since both of these control variables are in units of voltage, they are referred to as control voltages Vx and Vy. When the control voltage Vx is changed, the rotation angle around the x-axis of the mirror of the biaxial MEMS mirror device 203 changes, and when the control voltage Vy is changed, the rotation angle around the y-axis of the mirror is changed.

図８に示したように入力ポート２００−１〜２００−ｎはｘ軸と直交して並んでいるので、それぞれの入力ポート２００−１〜２００−ｎと出力ポート２０１とを最適に結合するｘ軸周りの回動角が、入力ポート２００−１〜２００−ｎの数ｎだけ存在する。そして、このｎ個の回動角に応じて各入力ポート２００−１〜２００−ｎと出力ポート２０１とを最適に結合する制御電圧Ｖｘも、入力ポート２００−１〜２００−ｎの数ｎだけ存在する。   As shown in FIG. 8, since the input ports 200-1 to 200-n are arranged orthogonal to the x-axis, x that optimally connects the input ports 200-1 to 200-n and the output port 201. There are as many rotation angles around the axis as the number n of the input ports 200-1 to 200-n. The control voltage Vx for optimally coupling the input ports 200-1 to 200-n and the output port 201 in accordance with the n rotation angles is equal to the number n of the input ports 200-1 to 200-n. Exists.

一方、入力ポート２００−１〜２００−ｎはｙ軸と平行に並んでいるので、仮に１つの入力ポートと出力ポート２０１とが最適結合している状態（光減衰率が最も小さくなる状態）から二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３のミラーにｙ軸周りの回動を与えると、結合状態が悪化して、この入力ポートと出力ポート２０１との間の光減衰率が増大する。その結果、ｙ軸周りの光減衰率特性は、光減衰率が最も小さくなる点をピークとして、このピーク点からｙ軸周りの回動角がずれるほど光減衰率が大きくなるという、Ｖ字形のプロファイルを示す。よって、ある入力ポートと出力ポート２０１とを最適に結合する、すなわち光減衰率が最小の制御電圧Ｖｙは１つだけ存在する。   On the other hand, since the input ports 200-1 to 200-n are arranged in parallel with the y-axis, it is assumed that one input port and the output port 201 are optimally coupled (a state in which the light attenuation factor is minimized). If the mirror of the biaxial MEMS mirror device 203 is rotated about the y axis, the coupling state deteriorates, and the light attenuation rate between the input port and the output port 201 increases. As a result, the light attenuation rate characteristic around the y-axis has a V-shaped shape in which the light attenuation rate becomes larger as the rotation angle around the y-axis deviates from this peak point with the point where the light attenuation rate becomes the smallest. Indicates a profile. Therefore, there is only one control voltage Vy that optimally couples an input port and output port 201, that is, has a minimum optical attenuation factor.

以上の説明を基に光減衰率の等高線を図で示すと図９のようになる。図９において、３３０−１，３３０−２，３３０−（ｎ−１），３３０−ｎはそれぞれ入力ポート２００−１，２００−２，２００−（ｎ−１），２００−ｎに関する光減衰率の等高線である。前述のとおり、ｘ軸周りの回動方向にはｎポート分のピーク（図９の同心楕円の中心）が存在し、ｙ軸周りの回動方向には１つのピークが存在する。この結果、Ｖｘ−Ｖｙ平面上の光減衰率等高線は、Ｖｙ方向に細長くなった楕円がＶｘ方向にｎ個並んだ、特長的な形状を示す。この光減衰率等高線では、同心楕円の外側の楕円ほど光減衰率が大きいことを示している。   Based on the above description, the contour lines of the light attenuation factor are shown in FIG. In FIG. 9, 330-1, 330-2, 330-(n−1), and 330 -n are optical attenuation factors for the input ports 200-1, 200-2, 200-(n−1), and 200 -n, respectively. Contour lines. As described above, there is a peak for n ports (the center of the concentric ellipse in FIG. 9) in the rotation direction around the x axis, and there is one peak in the rotation direction around the y axis. As a result, the optical attenuation rate contour line on the Vx-Vy plane shows a characteristic shape in which n ellipses elongated in the Vy direction are arranged in the Vx direction. This light attenuation rate contour indicates that the outer ellipse of the concentric ellipse has a higher light attenuation rate.

入力ポート２００−１〜２００−ｎのうちの１つの入力ポートと出力ポート２０１との間の光減衰率は、光減衰率が最も小さくなるピーク位置を中心に制御電圧Ｖｘ，Ｖｙがどの方向に変化しても、ピーク位置から外れるにつれて大きくなる。よって、光減衰率を制御する場合は、ピークを通る経路を、例えばＶｙ＝ｆ（Ｖｘ）などと関数として定義し、制御電圧Ｖｘを変数として光減衰率を制御する方法が考えられる。または、媒介変数Ｖｔを用いて、Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ）、Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ）といったように媒介変数Ｖｔの関数で制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを表現し、Ｖｔを変数として光減衰率を制御してもよい。   The light attenuation rate between one of the input ports 200-1 to 200-n and the output port 201 is in which direction the control voltages Vx and Vy are centered around the peak position where the light attenuation rate is the smallest. Even if it changes, it becomes larger as it deviates from the peak position. Therefore, when controlling the optical attenuation factor, a method of defining the path passing through the peak as a function such as Vy = f (Vx) and controlling the optical attenuation factor using the control voltage Vx as a variable is conceivable. Alternatively, using the parameter Vt, the control voltages Vx and Vy are expressed by a function of the parameter Vt such as Vx = fx (Vt) and Vy = fy (Vt), and the light attenuation rate is controlled using Vt as a variable. May be.

先にミラーのｙ軸周りの回動は主に光減衰率の制御に使われると述べたが、必ずしもｙ軸周りの回動、すなわち制御電圧Ｖｙによる動きだけで光減衰率の制御を行う必要はない。むしろ、光学的な透過特性を考慮すると、制御電圧Ｖｘ，Ｖｙ共に使ってミラーを回動させたほうがよい場合がある。例えば、図９の、入力ポート毎に、ピークを通る斜めに引いた経路３３１を使って光減衰率を制御してもよい。この経路３３１上の光減衰率を示したものが、ＶＯＡ特性である。このＶＯＡ特性を、横軸にＶｘやＶｔなどの制御電圧、縦軸に光減衰率をとったグラフで表すと図１０のようになる。   As described above, the rotation of the mirror around the y-axis is mainly used for controlling the light attenuation rate. However, it is necessary to control the light attenuation rate only by the rotation around the y-axis, that is, the movement by the control voltage Vy. There is no. Rather, considering the optical transmission characteristics, it may be better to rotate the mirror using both the control voltages Vx and Vy. For example, the light attenuation rate may be controlled by using a path 331 drawn obliquely through the peak for each input port in FIG. What shows the light attenuation rate on this path 331 is the VOA characteristic. This VOA characteristic is represented by a graph in which the horizontal axis represents the control voltage such as Vx and Vt and the vertical axis represents the optical attenuation factor, as shown in FIG.

特許第３９７６５５４号公報Japanese Patent No. 3976554 特開２００７−６７７５８号公報JP 2007-67758 A

前述のシャットダウン制御を実現するときに、従来の方法では、図１０で示したようなＶＯＡ特性上にシャットダウン減衰率を定義し、その減衰率になるように制御変数を調節していた。ＭＥＭＳミラーを使ったＷＳＳの場合ならば、図１１のシャットダウン減衰率を与える制御電圧ＶｓｄをＭＥＭＳミラーの制御電極に印加することになる。このように、既存のシャットダウン制御では、ＶＯＡ特性を利用して、所望のシャットダウン減衰率を実現していた。   When realizing the above-described shutdown control, in the conventional method, the shutdown attenuation rate is defined on the VOA characteristics as shown in FIG. 10, and the control variable is adjusted so as to be the attenuation rate. In the case of WSS using a MEMS mirror, the control voltage Vsd that gives the shutdown attenuation rate shown in FIG. 11 is applied to the control electrode of the MEMS mirror. Thus, in the existing shutdown control, a desired shutdown attenuation rate is realized using the VOA characteristic.

しかしながら、ＷＳＳで用いている二軸ＭＥＭＳミラー装置の場合、ＶＯＡ特性を使って所望の光減衰率になるようにＭＥＭＳミラーを回動させた場合、経時的に制御電圧が変わってしまうドリフト現象や周辺温度の変化によってＭＥＭＳミラーの回動角が変化し、光減衰率がずれる可能性がある。これらの外乱による影響を示した図が図１２である。図１２において、３６０は外乱がない場合のＶＯＡ特性、３６１は外乱がある場合のＶＯＡ特性である。このように、外乱によってＶＯＡ特性が変わってしまう結果、同じ制御電圧ＶｓｄをＭＥＭＳミラーの制御電極に与えているときの光減衰率もずれてしまう。図１２の３６２は外乱がある場合と外乱がない場合のシャットダウン減衰率のずれを示している。   However, in the case of the biaxial MEMS mirror device used in WSS, when the MEMS mirror is rotated so as to obtain a desired light attenuation rate using the VOA characteristic, the drift phenomenon in which the control voltage changes over time, There is a possibility that the rotation angle of the MEMS mirror changes due to a change in the ambient temperature, and the light attenuation rate shifts. FIG. 12 shows the influence of these disturbances. In FIG. 12, 360 is a VOA characteristic when there is no disturbance, and 361 is a VOA characteristic when there is a disturbance. As described above, the VOA characteristic is changed by the disturbance, and as a result, the light attenuation rate when the same control voltage Vsd is applied to the control electrode of the MEMS mirror is also shifted. 362 in FIG. 12 shows a shift in the shutdown attenuation rate when there is a disturbance and when there is no disturbance.

ＷＳＳに入力光がある場合は、光減衰率のずれを検出して所望の光減衰率に戻すことも可能であるが、シャットダウン状態では入力光がないので、そのような制御は望めない。仮に、シャットダウン状態の光減衰率が所望のシャットダウン減衰率よりも大きい方にずれてしまった場合、最悪の場合、入力光が復帰しても、入力光の復帰を検出できないほどの大きな光減衰率になっていると、入力光が復帰したと判定できずに、そのままシャットダウン状態を続けてしまうという問題が発生する。   When there is input light in the WSS, it is possible to detect a shift in the light attenuation rate and return it to the desired light attenuation rate, but since there is no input light in the shutdown state, such control cannot be expected. If the optical attenuation factor in the shutdown state is shifted to a larger value than the desired shutdown attenuation factor, the optical attenuation factor is so large that even if the input light recovers, the recovery of the input light cannot be detected. If this is the case, it is not possible to determine that the input light has been restored, and there is a problem that the shutdown state continues.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ミラーのドリフト現象や温度変化等の外乱が生じた場合であっても、シャットダウン減衰率のずれを抑制し、光信号が復帰したときにミラーをシャットダウン前の状態に確実に復帰させることができる光スイッチとその制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to suppress a deviation in the shutdown attenuation factor even when a disturbance such as a mirror drift phenomenon or a temperature change occurs. Another object of the present invention is to provide an optical switch capable of reliably returning a mirror to a state before shutdown when an optical signal is restored, and a control method therefor.

本発明の光スイッチは、少なくとも１本以上の入力ポートと、少なくとも１本以上の出力ポートと、前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能なミラー、並びに制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記入力ポートから出射した光信号が前記ミラーで反射して前記出力ポートに結合するときの光減衰率をＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）としたとき、前記制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）に対する前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）の微分値が最小で、かつ前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率に等しいときの制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を、シャットダウン状態の制御電圧であるシャットダウン電圧とする制御手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の光スイッチの１構成例において、前記制御手段は、∂ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）／∂Ｖｘ＝０を満たし、かつ前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率に等しいときの制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を、前記シャットダウン電圧とすることを特徴とするものである。
また、本発明の光スイッチの１構成例において、前記制御手段は、前記出力ポートからの光出力の一部を分岐させるカプラと、このカプラで分岐された光を電気信号に変換するフォトダイオードと、このフォトダイオードの出力に基づいて前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に前記制御電圧を印加するミラー制御回路とからなることを特徴とするものである。 The optical switch of the present invention includes at least one or more input ports, at least one or more output ports, an x axis perpendicular to the direction in which the input / output ports are arranged, and a y axis that is parallel to the direction in which the input / output ports are arranged. Two-axis MEMS mirror device comprising a mirror that can be rotated about two rotation axes, and a control electrode that rotates the mirror by electrostatic attraction according to a control voltage, and the mirror is rotated about the x-axis. Vx is a control voltage to be rotated, Vy is a control voltage for rotating the mirror about the y-axis, and ATT is a light attenuation factor when an optical signal emitted from the input port is reflected by the mirror and coupled to the output port. Vx, Vy), the differential value of the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) with respect to the control voltage (Vx, Vy) is minimum, and the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) is a desired value. Control voltage when equal to down decay rate (Vx, Vy), and is characterized in that a control unit for the shutdown voltage is the control voltage of the shutdown.
In one configuration example of the optical switch of the present invention, the control means satisfies ∂ATT (Vx, Vy) / ∂Vx = 0, and the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) is a desired shutdown attenuation factor. The control voltage (Vx, Vy) when equal to is the shutdown voltage.
Further, in one configuration example of the optical switch of the present invention, the control means includes a coupler that branches a part of the optical output from the output port, and a photodiode that converts the light branched by the coupler into an electrical signal. And a mirror control circuit for applying the control voltage to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device based on the output of the photodiode.

また、本発明の光スイッチの１構成例において、前記ミラー制御回路は、前記シャットダウン状態に移行するときの光パワーの閾値であるシャットダウン閾値パワーと、前記シャットダウン状態から復帰するときの光パワーの閾値であるパスアップ閾値パワーと、入力ポート毎の前記シャットダウン電圧とを予め記憶するメモリと、前記フォトダイオードの出力に基づいて、前記出力ポートから出射する光のパワーを一定時間毎に測定し、前記シャットダウン状態でないときに測定した光パワーが前記シャットダウン閾値より小さい場合は、現在の制御電圧の値を復帰電圧として前記メモリに記憶させた上で、入力ポートに対応する前記シャットダウン電圧を制御電圧として前記二軸ＭＥＭＳミラー装置を前記シャットダウン状態に移行させ、前記シャットダウン状態において測定した光パワーが前記パスアップ閾値パワーより大きい場合は、前記復帰電圧を制御電圧として前記二軸ＭＥＭＳミラー装置を復帰させる演算手段と、この演算手段で決定された値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する制御電圧印加手段とを有することを特徴とするものである。   Further, in one configuration example of the optical switch of the present invention, the mirror control circuit includes a shutdown threshold power that is a threshold of optical power when shifting to the shutdown state, and a threshold of optical power when returning from the shutdown state. Based on the output of the photodiode, the memory for storing the pass-up threshold power and the shutdown voltage for each input port in advance, and measuring the power of the light emitted from the output port at regular intervals, If the optical power measured when not in the shutdown state is smaller than the shutdown threshold, the current control voltage value is stored in the memory as a return voltage, and the shutdown voltage corresponding to the input port is used as the control voltage. The biaxial MEMS mirror device is shifted to the shutdown state. When the optical power measured in the shutdown state is larger than the pass-up threshold power, a calculation means for returning the biaxial MEMS mirror device using the return voltage as a control voltage, and a control voltage having a value determined by the calculation means And a control voltage applying means for applying to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device.

また、本発明の光スイッチの１構成例において、前記制御手段は、注目する入力ポートについてＶｘ−Ｖｙ平面上の前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）の等高線図の中心電圧（Ｖｘｏ，Ｖｙｏ）を前記制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）の始点とし、Ｖｙを固定した場合の前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が最小になる制御電圧Ｖｘの探索を、前記制御電圧Ｖｙを所定の増分値ｄＶｙだけ増加させながら繰り返し行い、前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率以上になった時点の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）および前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）と、直前の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）および光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）とから、前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が前記シャットダウン減衰率と等しくなる制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を算出し、この制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を前記シャットダウン電圧として予め設定することを特徴とするものである。   Further, in one configuration example of the optical switch of the present invention, the control means includes the center voltage (Vxo, Vyo) of the contour map of the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) on the Vx-Vy plane for the input port of interest. Is the starting point of the control voltage (Vx, Vy), and the search of the control voltage Vx that minimizes the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) when Vy is fixed, the control voltage Vy is set to a predetermined incremental value dVy. The control voltage (Vx, Vy) and the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) when the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) becomes equal to or higher than a desired shutdown attenuation factor, Control voltage (Vx, Vy) and optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) from which the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) becomes equal to the shutdown attenuation factor (Vx, Vy) y) is calculated, and is characterized in that the presetting the control voltage (Vx, Vy) as the shutdown voltage.

また、本発明は、少なくとも１本以上の入力ポートと、少なくとも１本以上の出力ポートと、前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能なミラー、並びに制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置とを備える光スイッチの制御方法において、前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記入力ポートから出射した光信号が前記ミラーで反射して前記出力ポートに結合するときの光減衰率をＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）としたとき、前記制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）に対する前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）の微分値が最小で、かつ前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率に等しいときの制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を、シャットダウン状態の制御電圧であるシャットダウン電圧とする制御手順を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の光スイッチの制御方法の１構成例において、前記制御手順は、∂ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）／∂Ｖｘ＝０を満たし、かつ前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率に等しいときの制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を、前記シャットダウン電圧とすることを特徴とするものである。 The present invention also provides at least one or more input ports, at least one or more output ports, an x axis perpendicular to the direction in which the input / output ports are arranged, and a y axis parallel to the direction in which the input / output ports are arranged. In the method of controlling an optical switch, comprising: a mirror that can be rotated around two rotation axes; and a biaxial MEMS mirror device comprising a control electrode that rotates the mirror by electrostatic attraction according to a control voltage. Vx is a control voltage for rotating the mirror about the x axis, Vy is a control voltage for rotating the mirror about the y axis, and an optical signal emitted from the input port is reflected by the mirror and coupled to the output port. Is set to ATT (Vx, Vy), the differential value of the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) with respect to the control voltage (Vx, Vy) is minimum, and the optical attenuation factor A T a (Vx, Vy) is the control voltage (Vx, Vy) of the time equal to the desired shutdown decay rate, it is characterized in that a control procedure for the shutdown voltage is the control voltage of the shutdown.
Further, in one configuration example of the optical switch control method of the present invention, the control procedure satisfies ∂ATT (Vx, Vy) / ｘVx = 0 and the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) is desired. The control voltage (Vx, Vy) when equal to the shutdown attenuation rate is the shutdown voltage.

また、本発明の光スイッチの制御方法の１構成例において、前記制御手順は、前記出力ポートからの光出力の一部をフォトダイオードで電気信号に変換し、このフォトダイオードの出力に基づいて、前記出力ポートから出射する光のパワーを一定時間毎に測定する光パワー測定手順と、前記シャットダウン状態でないときに測定した光パワーが予め定められたシャットダウン閾値より小さい場合は、現在の制御電圧の値を復帰電圧としてメモリに記憶させた上で、入力ポートに対応する予め定められたシャットダウン電圧を制御電圧として前記二軸ＭＥＭＳミラー装置を前記シャットダウン状態に移行させ、前記シャットダウン状態において測定した光パワーが予め定められたパスアップ閾値パワーより大きい場合は、前記復帰電圧を制御電圧として前記二軸ＭＥＭＳミラー装置を復帰させる演算手順と、この演算手順で決定された値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する制御電圧印加手順とを含むことを特徴とするものである。   Further, in one configuration example of the control method of the optical switch of the present invention, the control procedure converts a part of the optical output from the output port into an electrical signal with a photodiode, and based on the output of the photodiode, An optical power measurement procedure for measuring the power of light emitted from the output port at regular intervals, and when the optical power measured when not in the shutdown state is smaller than a predetermined shutdown threshold, the current control voltage value Is stored in the memory as a return voltage, and the biaxial MEMS mirror device is shifted to the shutdown state using a predetermined shutdown voltage corresponding to the input port as a control voltage, and the optical power measured in the shutdown state is If the power is higher than a predetermined pass-up threshold power, the return voltage is set to the control power. A calculation procedure for returning the biaxial MEMS mirror device, and a control voltage application procedure for applying a control voltage having a value determined by the calculation procedure to a control electrode of the biaxial MEMS mirror device. Is.

また、本発明の光スイッチの制御方法の１構成例は、さらに、前記制御手順の前に、注目する入力ポートについてＶｘ−Ｖｙ平面上の前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）の等高線図の中心電圧（Ｖｘｏ，Ｖｙｏ）を前記制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）の始点とし、Ｖｙを固定した場合の前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が最小になる制御電圧Ｖｘの探索を、前記制御電圧Ｖｙを所定の増分値ｄＶｙだけ増加させながら繰り返し行い、前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率以上になった時点の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）および前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）と、直前の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）および光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）とから、前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が前記シャットダウン減衰率と等しくなる制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を算出し、この制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を前記シャットダウン電圧として予め設定するシャットダウン電圧設定手順を備えることを特徴とするものである。   In addition, one configuration example of the control method of the optical switch of the present invention is a contour map of the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) on the Vx-Vy plane for the input port of interest before the control procedure. A search for the control voltage Vx that minimizes the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) when the center voltage (Vxo, Vyo) is the starting point of the control voltage (Vx, Vy) and Vy is fixed is performed. The control voltage (Vx, Vy) and the optical attenuation factor ATT (when the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) exceeds a desired shutdown attenuation factor and the optical attenuation factor ATT (Vy is repeatedly increased by a predetermined increment value dVy). Vx, Vy), the previous control voltage (Vx, Vy), and the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy), the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) becomes equal to the shutdown attenuation factor. Calculating a control voltage (Vx, Vy), it is characterized in further comprising a shutdown voltage setting procedure for setting beforehand a control voltage (Vx, Vy) as the shutdown voltage.

本発明によれば、制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）に対する光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）の微分値が最小で、かつ光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率に等しいときの制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を、シャットダウン電圧とすることにより、従来のＶＯＡ特性上のシャットダウン状態と比べて、ドリフトや温度変化によりミラーの角度変化が生じた場合でも、その影響による光減衰率の変化が小さいため、所望のシャットダウン減衰率からのずれを小さく保つことが可能になる。その結果、本発明では、光信号の復帰を確実に検出することができるので、光信号が復帰したときにミラーがシャットダウン前の状態に復帰し損なう可能性を低減することができる。   According to the present invention, when the differential value of the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) with respect to the control voltage (Vx, Vy) is minimum and the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) is equal to the desired shutdown attenuation factor By using the control voltage (Vx, Vy) as the shutdown voltage, even if the mirror angle changes due to drift or temperature change, compared to the conventional shutdown state on the VOA characteristics, the light attenuation rate due to the influence is reduced. Since the change is small, the deviation from the desired shutdown attenuation rate can be kept small. As a result, in the present invention, the return of the optical signal can be reliably detected, so that the possibility that the mirror fails to return to the state before the shutdown when the optical signal is recovered can be reduced.

本発明の効果を試算するためのプロファイルモデルを示す図である。It is a figure which shows the profile model for estimating the effect of this invention. 本発明の実施の形態に係る光スイッチの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical switch which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る光スイッチのシャットダウン制御アルゴリズムを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the shutdown control algorithm of the optical switch which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるシャットダウン電圧の測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method of the shutdown voltage in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるシャットダウン電圧の測定方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the measuring method of the shutdown voltage in embodiment of this invention. 波長選択スイッチを使ったノードの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the node using a wavelength selection switch. Ａｄｄ型ｎ×１波長選択スイッチの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of an Add type nx1 wavelength selective switch. 図７を１つのチャンネルに注目して簡略化したブロック図である。FIG. 8 is a simplified block diagram focusing on one channel in FIG. 7. 制御電圧Ｖｘ−Ｖｙ平面上の光減衰率の等高線を示す図である。It is a figure which shows the contour line of the optical attenuation factor on the control voltage Vx-Vy plane. 光減衰率可変特性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an optical attenuation factor variable characteristic. 図１０の光減衰率可変特性上においてシャットダウン減衰率を与える制御電圧を示す図である。It is a figure which shows the control voltage which gives the shutdown attenuation factor on the optical attenuation factor variable characteristic of FIG. 外乱が光減衰率可変特性に与える影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which disturbance has on a light attenuation factor variable characteristic.

［発明の原理］
本発明では、上記の問題に対して、ＶＯＡ特性上とは別に、ドリフトや温度変化などの外乱によってＭＥＭＳミラーの状態が変化しても、入力ポートと出力ポートとの間の光減衰率の変化としては大きく現れにくい制御電圧条件によって、シャットダウン状態を設定することを特徴とする。
この外乱があっても光減衰率が変化しにくい制御電圧条件とは、制御電圧に対する光減衰率の微分値が最も小さいところを指す。 [Principle of the Invention]
In the present invention, the light attenuation rate between the input port and the output port changes even if the state of the MEMS mirror changes due to a disturbance such as drift or temperature change, in addition to the VOA characteristics, for the above problem. Is characterized in that the shutdown state is set according to a control voltage condition that hardly appears.
The control voltage condition in which the light attenuation rate is unlikely to change even when there is this disturbance refers to a place where the differential value of the light attenuation rate with respect to the control voltage is the smallest.

本発明で制御の対象となるＭＥＭＳミラーは二軸ミラーなので、ＭＥＭＳミラーを回動させるための制御電圧もＶｘ，Ｖｙの二つがあり、それぞれの制御電圧に対する光減衰率の微分値も、∂ＡＴＴ／∂Ｖｘと∂ＡＴＴ／∂Ｖｙの二つがある。ＡＴＴは光減衰率を表す。数値解析的には、これらの微分値の二乗平均が最小になるところが求める制御電圧条件になるが、現実の光スイッチにおいて、この条件を満たす電圧を探索するのは非常に困難な作業であり、実用的な方法とは言えない。   Since the MEMS mirror to be controlled in the present invention is a biaxial mirror, there are two control voltages Vx and Vy for rotating the MEMS mirror, and the differential value of the optical attenuation factor with respect to each control voltage is also ∂ATT. / ∂Vx and ∂ATT / ∂Vy. ATT represents the light attenuation rate. In numerical analysis, it becomes the control voltage condition that the place where the root mean square of these differential values is minimized, but in an actual optical switch, searching for a voltage that satisfies this condition is a very difficult task, It is not a practical method.

そこで本発明では、図９に示したＶｘ方向にピークがｎ個あり、Ｖｙ方向にはピークは１個しかないという特徴的なＶｘ−Ｖｙ平面上の光減衰率プロファイルを活かして、シャットダウン状態を設定する。具体的には、ＭＥＭＳミラーのｘ軸周りの回動に対して外乱が加わった場合とｙ軸周りの回動に対して外乱量が加わった場合とを比較すると、同じ外乱量であっても、ｙ軸側（制御電圧Ｖｙ側）よりもｘ軸側（制御電圧Ｖｘ側）の方が光減衰率変化が非常に大きいことに着目して、光減衰率変化に敏感に効くＶｘのみに注目して、以下の式（１）の制御電圧条件によってシャットダウン状態を設定する。
∂ＡＴＴ／∂Ｖｘ＝０ ・・・（１） Therefore, in the present invention, by utilizing the characteristic optical attenuation factor profile on the Vx-Vy plane that has n peaks in the Vx direction and only one peak in the Vy direction shown in FIG. Set. Specifically, when the disturbance is applied to the rotation of the MEMS mirror about the x axis and the disturbance is applied to the rotation of the MEMS mirror, even if the disturbance amount is the same, Focusing on the fact that the change in light attenuation rate is much larger on the x-axis side (control voltage Vx side) than on the y-axis side (control voltage Vy side), pay attention only to Vx that is sensitive to changes in light attenuation rate Then, the shutdown state is set according to the control voltage condition of the following formula (1).
∂ATT / ∂Vx = 0 (1)

光減衰率の変化は、理論的には制御電圧に対するＭＥＭＳミラーの角度変化特性がＶｘ，Ｖｙで同等の場合、ｎ＝１０であれば、制御電圧Ｖｙに関する光減衰率の変化よりも制御電圧Ｖｘに関する光減衰率の変化の方が１０倍大きい。   The change in the optical attenuation factor is theoretically the case where the angle change characteristics of the MEMS mirror with respect to the control voltage are equal to Vx and Vy, and if n = 10, the control voltage Vx is more than the change in the optical attenuation factor with respect to the control voltage Vy. The change of the light attenuation rate with respect to is 10 times larger.

式（１）の制御電圧条件によってシャットダウン状態を設定することは、仮に光減衰率プロファイルの楕円の長軸がＶｙ軸と完全に平行ならば、シャットダウン減衰率になるまで制御電圧Ｖｙのみを変化させることを意味する。しかし、実際には制御電圧に対するＭＥＭＳミラーの角度変化特性に非線形性がある場合が多いので、光減衰率プロファイルの楕円長軸は、必ずしもＶｙ軸と平行にはならない。したがって、本発明は、単にＶＯＡ特性をＶｙ軸上に取った場合の、ＶＯＡ特性上のシャットダウン状態とは差別化される。   Setting the shutdown state according to the control voltage condition of Equation (1) is to change only the control voltage Vy until the shutdown attenuation factor is reached if the major axis of the ellipse of the optical attenuation factor profile is completely parallel to the Vy axis. Means that. However, in practice, the angle change characteristic of the MEMS mirror with respect to the control voltage often has non-linearity, so the elliptical long axis of the light attenuation factor profile is not necessarily parallel to the Vy axis. Therefore, the present invention is differentiated from the shutdown state on the VOA characteristic when the VOA characteristic is simply taken on the Vy axis.

ここで、制御電圧に対するＭＥＭＳミラーの回動角特性がＶｘとＶｙに関して同一の二軸ＭＥＭＳミラー装置を使ったＷＳＳにおいて、従来のＶＯＡ特性上にシャットダウン状態を設定した場合と、本発明のように式（１）の制御電圧条件によってシャットダウン状態を設定した場合とで、制御電圧に対する光減衰率の微分値がどれくらい変わるかを試算する。ここでは、ｎ＝１０、すなわち入力ポートの数を１０本とする。   Here, in the WSS using the biaxial MEMS mirror device in which the rotation angle characteristic of the MEMS mirror with respect to the control voltage is the same with respect to Vx and Vy, when the shutdown state is set on the conventional VOA characteristic, as in the present invention It is estimated how much the differential value of the light attenuation rate with respect to the control voltage changes when the shutdown state is set according to the control voltage condition of the equation (1). Here, n = 10, that is, the number of input ports is 10.

ｎ＝１０なので、光減衰率プロファイルの楕円の軸比（“１−扁平率”の逆数）＝長軸長／短軸長を１０とする（図１（Ａ））。また、光減衰率プロファイルを２次の放物曲面２０／１００2×Ｖｙ2で近似し、制御電圧がＶｙ方向にピークから１００Ｖ変化すると、光減衰率（ＡＴＴ）が２０ｄＢになると仮定する（図１（Ｂ））。さらに、従来のＶＯＡ特性は、図１（Ａ）の１００で示すように、Ｖｙ軸に対して５°傾いた制御電圧軸上の光減衰率特性であると仮定する。また、光減衰率プロファイルの楕円の中心位置（ピーク位置）を（Ｖｘｏ，Ｖｙｏ）とする。 Since n = 10, the axial ratio of the ellipse of the light attenuation rate profile (the reciprocal of “1-flatness”) = long axis length / short axis length is 10 (FIG. 1A). Further, the optical attenuation rate profile is approximated by a second-order paraboloid 20/100 2 × Vy 2 , and it is assumed that when the control voltage changes 100 V from the peak in the Vy direction, the optical attenuation rate (ATT) becomes 20 dB (FIG. 1 (B)). Further, it is assumed that the conventional VOA characteristic is an optical attenuation factor characteristic on the control voltage axis inclined by 5 ° with respect to the Vy axis, as indicated by 100 in FIG. Further, the center position (peak position) of the ellipse of the light attenuation rate profile is set to (Vxo, Vyo).

このときの制御電圧ＶｘとＶｙの関係は、次式になる。
Ｖｙ−Ｖｙｏ＝（１／ｔａｎ５°）×（Ｖｘ−Ｖｘｏ） ・・・（２）
また、この条件におけるＶｘ−Ｖｙ平面上の光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）［ｄＢ］は次式で表される。
ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）＝（２０／１００2）×｛１０2×（Ｖｘ−Ｖｘｏ）2
＋（Ｖｙ−Ｖｙｏ）2｝ ・・・（３） The relationship between the control voltages Vx and Vy at this time is as follows.
Vy−Vyo = (1 / tan5 °) × (Vx−Vxo) (2)
Further, the light attenuation factor ATT (Vx, Vy) [dB] on the Vx-Vy plane under this condition is expressed by the following equation.
ATT (Vx, Vy) = (20/100 2 ) × {10 2 × (Vx−Vxo) 2
+ (Vy−Vyo) 2 } (3)

式（３）を制御電圧Ｖｘ，Ｖｙについて、それぞれ偏微分すると次式が得られる。
∂ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）／∂Ｖｘ＝（４０／１００）×（Ｖｘ−Ｖｘｏ）
・・・（４）
∂ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）／∂Ｖｙ＝（４０／１００2）×（Ｖｘ−Ｖｘｏ）
・・・（５） When the equation (3) is partially differentiated with respect to the control voltages Vx and Vy, the following equations are obtained.
∂ATT (Vx, Vy) / ∂Vx = (40/100) × (Vx−Vxo)
... (4)
∂ATT (Vx, Vy) / ∂Vy = (40/100 2 ) × (Vx−Vxo)
... (5)

シャットダウン減衰率を１０ｄＢとすると、従来のＶＯＡ特性上でシャットダウン減衰率を得られる制御電圧（便宜的にシャットダウン電圧と呼ぶ）は、式（２）と式（３）を連立して、ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）＝１０ｄＢの解として以下のように得られる。
（Ｖｘ，Ｖｙ）＝（４．７＋Ｖｘｏ，５３．３＋Ｖｙｏ） ・・・（６）
また、本発明におけるシャットダウン電圧は、楕円長軸上にあり、以下のようになる。
（Ｖｘ，Ｖｙ）＝（Ｖｘｏ，７１＋Ｖｙｏ） ・・・（７） Assuming that the shutdown attenuation factor is 10 dB, a control voltage (referred to as a shutdown voltage for convenience) that can obtain a shutdown attenuation factor on the conventional VOA characteristics is obtained by combining Equation (2) and Equation (3), and ATT (Vx , Vy) = 10 dB is obtained as follows.
(Vx, Vy) = (4.7 + Vxo, 53.3 + Vyo) (6)
In addition, the shutdown voltage in the present invention is on the elliptical long axis and is as follows.
(Vx, Vy) = (Vxo, 71 + Vyo) (7)

式（６）を式（４）、式（５）に代入すると、二つの偏微分値の二乗平均平方根は１．３ｄＢ／Ｖとなる。同様に、式（７）を式（４）、式（５）に代入すると、二つの偏微分値の二乗平均平方根は０．２ｄＢ／Ｖとなる。このように、本発明によれば、従来のＶＯＡ特性上にシャットダウン状態を設定する場合に比べて、制御電圧に対する光減衰率変化を１／６以下に低減できることが分かる。   When Expression (6) is substituted into Expression (4) and Expression (5), the root mean square of the two partial differential values is 1.3 dB / V. Similarly, when equation (7) is substituted into equations (4) and (5), the root mean square of the two partial differential values is 0.2 dB / V. Thus, according to the present invention, it can be understood that the change in the optical attenuation factor with respect to the control voltage can be reduced to 1/6 or less as compared with the case where the shutdown state is set on the conventional VOA characteristics.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る光スイッチの構成例を示すブロック図である。
本実施の形態の光スイッチは、ｎ本の入力ポート２００−１〜２００−ｎと、１本の出力ポート２０１と、入力ポート２００−１〜２００−ｎからの複数の光信号を分波する回折格子２０２と、分波された光信号を出力ポート２０１と任意の結合率で結合させるための二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３と、出力ポート２０１の出力パワーの一部を分岐させるカプラ２０４と、カプラ２０４で分岐された光を電気信号に変換するフォトダイオード２０６と、フォトダイオード２０６からの電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器２０７と、Ａ／Ｄ変換器２０７からのデジタルデータ（光出力パワー情報）を基に二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に最適な電圧を印加するミラー制御回路２０８ａとから構成される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the optical switch according to the embodiment of the present invention.
The optical switch according to the present embodiment demultiplexes a plurality of optical signals from n input ports 200-1 to 200-n, one output port 201, and input ports 200-1 to 200-n. A diffraction grating 202; a biaxial MEMS mirror device 203 for coupling the demultiplexed optical signal to the output port 201 at an arbitrary coupling rate; a coupler 204 for branching a part of the output power of the output port 201; A photodiode 206 that converts the light branched in 204 into an electrical signal, an A / D converter 207 that converts the electrical signal from the photodiode 206 into digital data, and a digital data (light) from the A / D converter 207 The mirror control circuit 208a applies an optimum voltage to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203 based on the output power information).

図２において、２０９は入力ポート２００−１〜２００−ｎと出力ポート２０１と回折格子２０２と二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３とからなる空間光学系光スイッチ部、２１０ａはカプラ２０４とフォトダイオード２０６とＡ／Ｄ変換器２０７とミラー制御回路２０８ａとからなる制御回路部である。   In FIG. 2, reference numeral 209 denotes a spatial optical system optical switch unit including input ports 200-1 to 200-n, an output port 201, a diffraction grating 202, and a biaxial MEMS mirror device 203, and 210a denotes a coupler 204, a photodiode 206, and A. This is a control circuit unit including a / D converter 207 and a mirror control circuit 208a.

二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３は、ミラー基板の開口部に支持部材を介して回動可能に支持された可動部材であるミラーと、ミラー基板と対向する電極基板上に配置された制御電極とを有するものであり、制御電極に電圧を印加することで発生した静電引力により、ミラーが回動するものである。このような二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の構成は周知であるので、二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の詳細な説明は詳細する。   The biaxial MEMS mirror device 203 includes a mirror that is a movable member that is rotatably supported at the opening of the mirror substrate via a support member, and a control electrode that is disposed on the electrode substrate facing the mirror substrate. The mirror is rotated by electrostatic attraction generated by applying a voltage to the control electrode. Since the configuration of such a biaxial MEMS mirror device 203 is well known, a detailed description of the biaxial MEMS mirror device 203 will be described in detail.

なお、図２では、二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３とフォトダイオード２０６とを一つのチャンネルについてのみ記載し、制御回路部２１０ａ内の１×ｍ分波器を省略している。
図２で示すように、本実施の形態の光スイッチの代表的な構成は、図７や図８の構成と同等であり、従来と同じ部分については詳細な説明は省く。 In FIG. 2, the biaxial MEMS mirror device 203 and the photodiode 206 are described for only one channel, and the 1 × m duplexer in the control circuit unit 210 a is omitted.
As shown in FIG. 2, the typical configuration of the optical switch according to the present embodiment is the same as the configuration of FIG. 7 or FIG.

本実施の形態のミラー制御回路２０８ａは、二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加する制御電圧の値を演算する演算器２１１と、演算器２１１の演算のために使用される情報を記憶するメモリ２１２と、光出力パワー情報を定期的にモニタするためのタイマー２１３と、演算器２１１で演算された値の制御電圧を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加する制御電圧印加部２１４とを有する。   The mirror control circuit 208a of the present embodiment stores a calculator 211 that calculates the value of the control voltage applied to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203, and information used for the calculation of the calculator 211. A memory 212, a timer 213 for periodically monitoring optical output power information, a control voltage application unit 214 for applying a control voltage having a value calculated by the calculator 211 to a control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203, Have

メモリ２１２は、不揮発メモリと揮発メモリの２つのメモリから構成される。タイマーとは、離散時間ごとに演算器２１１にシャットダウン条件判断を実行するようトリガーをかけるものを総称して呼んでいる。したがって、タイマー２１３は、時計のような時間を計測するものだけではなく、クロック発信器、もしくはクロック発信器とカウンタとから構成される、離散時間を発生させるものであってもよい。   The memory 212 includes two memories, a nonvolatile memory and a volatile memory. The timer is generically called a timer that triggers the computing unit 211 to execute the shutdown condition determination every discrete time. Therefore, the timer 213 may not only measure time such as a clock, but may also generate a discrete time composed of a clock transmitter or a clock transmitter and a counter.

本実施の形態のシャットダウン制御に関するパラメータとしては、シャットダウン閾値パワーＰｓｄと、パスアップ閾値パワーＰｐｕと、各入力ポート用のシャットダウン電圧Ｖｘ＿ｓｄ［ｉ］，Ｖｙ＿ｓｄ［ｉ］と（ｉは入力ポート番号で１〜ｎの整数）、チャンネル毎にシャットダウン状態以前の光減衰率の状態に復帰するための復帰電圧Ｖｘ＿ｒｅｔ，Ｖｙ＿ｒｅｔと、シャットダウン状態かどうかを表すシャットダウン状態変数Ｓｔａｔｕｓ＿ｓｄとがある。シャットダウン閾値パワーＰｓｄとパスアップ閾値パワーＰｐｕとシャットダウン電圧Ｖｘ＿ｓｄ［ｉ］，Ｖｙ＿ｓｄ［ｉ］とは、予め規定された定数としてメモリ２１２内の不揮発メモリに格納されている。また、復帰電圧Ｖｘ＿ｒｅｔ，Ｖｙ＿ｒｅｔとシャットダウン状態変数Ｓｔａｔｕｓ＿ｓｄとは、変数としてメモリ２１２内の揮発メモリに格納される。   Parameters relating to shutdown control of the present embodiment include shutdown threshold power Psd, pass-up threshold power Ppu, shutdown voltages Vx_sd [i], Vy_sd [i] for each input port (i is an input port number, 1 There are return voltages Vx_ret and Vy_ret for returning to the state of the optical attenuation rate before the shutdown state for each channel, and a shutdown state variable Status_sd indicating whether the channel is in the shutdown state. The shutdown threshold power Psd, the pass-up threshold power Ppu, and the shutdown voltages Vx_sd [i] and Vy_sd [i] are stored in the nonvolatile memory in the memory 212 as predetermined constants. The return voltages Vx_ret and Vy_ret and the shutdown state variable Status_sd are stored as variables in the volatile memory in the memory 212.

ここで、シャットダウン電圧Ｖｘ＿ｓｄ［ｉ］，Ｖｙ＿ｓｄ［ｉ］は、入力ポート２００−ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）に関して式（１）を満たし、かつ所定のシャットダウン減衰率を与える制御電圧である。
なお、ＷＳＳのように複数のチャンネル（ミラー）がある場合は、揮発メモリに格納される上記変数を必要に応じてチャンネル分だけ設ければよい。 Here, the shutdown voltages Vx_sd [i] and Vy_sd [i] satisfy Expression (1) with respect to the input port 200-i (i = 1, 2,..., N) and give a predetermined shutdown attenuation factor. Control voltage.
In addition, when there are a plurality of channels (mirrors) like WSS, the above-mentioned variables stored in the volatile memory may be provided for the channels as necessary.

本実施の形態の光スイッチの代表的なシャットダウン制御アルゴリズムのフローを図３に示す。ここでは、光が入力されている入力ポートを２００−ｉとする。
まず始めに、光スイッチは所望のスイッチ状態に設定される。このスイッチ状態とは、例えば所望の光減衰率に合わせた状態や、所望の光パワーが出力される状態などである。つまり、ミラー制御回路２０８ａの演算器２１１は、Ａ／Ｄ変換器２０７から入力されるデジタルデータに基づいて、入力ポート２００−ｉに入射した光が所望の光減衰率あるいは光パワーで出力ポート２０１から出るように制御電圧値を演算し、制御電圧印加部２１４は、演算器２１１で演算された値の制御電圧を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加する。これらの機能は従来から光スイッチに備わっている機能である。 FIG. 3 shows a flow of a typical shutdown control algorithm of the optical switch according to the present embodiment. Here, it is assumed that the input port to which light is input is 200-i.
First, the optical switch is set to the desired switch state. This switch state is, for example, a state in accordance with a desired optical attenuation factor, a state in which a desired optical power is output, or the like. That is, the computing unit 211 of the mirror control circuit 208a is configured so that the light incident on the input port 200-i is output with the desired light attenuation factor or optical power based on the digital data input from the A / D converter 207. Then, the control voltage application unit 214 applies the control voltage having the value calculated by the calculator 211 to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203. These functions are functions conventionally provided in an optical switch.

この初期状態ではシャットダウン状態になっていないので、演算器２１１は、シャットダウン状態変数Ｓｔａｔｕｓ＿ｓｄをシャットダウン状態でないことを示す値（例えばＢｏｏｌｅａｎ変数とすれば、Ｆａｌｓｅなど）に初期化する（図３ステップＳ１）。
次に、演算器２１１は、定期的に光出力をモニタするために、シャットダウンのためのタイマー２１３に時間計測を開始させる（ステップＳ２）。 Since the shutdown state is not set in this initial state, the computing unit 211 initializes the shutdown state variable Status_sd to a value indicating that the shutdown state variable is not in the shutdown state (for example, Boolean variable is False) (step S1 in FIG. 3). .
Next, the computing unit 211 causes the timer 213 for shutdown to start measuring time in order to periodically monitor the light output (step S2).

タイマー２１３がスタートすると、演算器２１１は、Ａ／Ｄ変換器２０７から入力されるデジタルデータに基づいて、出力ポート２０１から出射する光のパワーを定期的に計測する（ステップＳ３）。
続いて、演算器２１１は、シャットダウン状態かどうかを判定する（ステップＳ４）。この判定には、シャットダウン状態変数Ｓｔａｔｕｓ＿ｓｄの値を見ればよい。まず、シャットダウン状態ではない場合について説明する。 When the timer 213 starts, the calculator 211 periodically measures the power of light emitted from the output port 201 based on the digital data input from the A / D converter 207 (step S3).
Subsequently, the computing unit 211 determines whether or not it is in a shutdown state (step S4). This determination can be made by looking at the value of the shutdown state variable Status_sd. First, a case where the shutdown state is not set will be described.

演算器２１１は、シャットダウン状態ではなく、かつ直前のステップＳ３で計測した光パワーが予め定められたシャットダウン閾値パワーＰｓｄ以上の場合（ステップＳ５においてＮＯ）、光信号が出力ポート２０１に届いていると判断する。この状態は、通常の光スイッチを使っている状態そのものである。この場合、演算器２１１は、タイマー２１３が停止したかどうかを判定する（ステップＳ６）。シャットダウンのための光パワーのモニタが必要な場合は、ステップＳ７に進み、一定時間経過後にステップＳ３に戻る。こうして、光信号が出力ポート２０１に届いている限り、ステップＳ３〜Ｓ７の処理が一定時間毎に繰り返し行われる。   When the computing unit 211 is not in the shutdown state and the optical power measured in the immediately preceding step S3 is equal to or higher than the predetermined shutdown threshold power Psd (NO in step S5), the optical signal has reached the output port 201. to decide. This state is a state where a normal optical switch is used. In this case, the calculator 211 determines whether or not the timer 213 has stopped (step S6). If it is necessary to monitor the optical power for shutdown, the process proceeds to step S7, and returns to step S3 after a predetermined time has elapsed. In this way, as long as the optical signal reaches the output port 201, the processes in steps S3 to S7 are repeated at regular intervals.

また、演算器２１１は、シャットダウンのための光パワーのモニタが不要な状態になった場合は（ステップＳ６においてＹＥＳ）、タイマー２１３による時間計測を停止させて、図３のシャットダウン制御アルゴリズムフローから抜ける。   In addition, when it becomes unnecessary to monitor optical power for shutdown (YES in step S6), the arithmetic unit 211 stops the time measurement by the timer 213 and exits the shutdown control algorithm flow of FIG. .

また、演算器２１１は、ステップＳ５において光パワーがシャットダウン閾値パワーＰｓｄより小さい場合、光源の故障や光ケーブルの断線など、なんらかの理由により光信号が出力ポート２０１に届いていないと判断して、シャットダウン状態に入る。演算器２１１は、シャットダウン状態に入る場合、まず光信号の復帰に備えて、シャットダウン状態前に戻れるように、二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に現在印加している制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を、復帰電圧（Ｖｘ＿ｒｅｔ，Ｖｙ＿ｒｅｔ）としてメモリ２１２に記憶させる（ステップＳ８）。   If the optical power is smaller than the shutdown threshold power Psd in step S5, the computing unit 211 determines that the optical signal has not reached the output port 201 for some reason, such as a light source failure or an optical cable disconnection, and the shutdown state to go into. When the computing unit 211 enters the shutdown state, the control voltage (Vx, Vy) currently applied to the control electrodes of the biaxial MEMS mirror device 203 is prepared so that the optical signal can be restored before the shutdown state in preparation for the return of the optical signal. Is stored in the memory 212 as a return voltage (Vx_ret, Vy_ret) (step S8).

次に、演算器２１１は、入力ポート２００−ｉ用に予め定められたシャットダウン電圧（Ｖｘ＿ｓｄ［ｉ］，Ｖｙ＿ｓｄ［ｉ］）を制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）として、この制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加する（ステップＳ９）。これにより、二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３のミラーの状態は、上記の式（１）を満たし、かつ入力ポート２００−ｉと出力ポート２０１との間の光減衰率が所定のシャットダウン減衰率の状態となる。   Next, the computing unit 211 uses the shutdown voltage (Vx_sd [i], Vy_sd [i]) predetermined for the input port 200-i as the control voltage (Vx, Vy), and this control voltage (Vx, Vy). Is applied to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203 (step S9). Thereby, the state of the mirror of the biaxial MEMS mirror device 203 satisfies the above equation (1), and the light attenuation rate between the input port 200-i and the output port 201 is a predetermined shutdown attenuation rate. Become.

演算器２１１は、シャットダウン状態になったので、シャットダウン状態変数Ｓｔａｔｕｓ＿ｓｄをシャットダウン状態になったことを示す値（例えばＢｏｏｌｅａｎ変数とすれば、Ｔｒｕｅなど）に変える（ステップＳ１０）。そして、演算器２１１は、ステップＳ７に進み、一定時間経過後にステップＳ３に戻る。   Since the computing unit 211 has entered the shutdown state, the shutdown state variable Status_sd is changed to a value indicating that the shutdown state has been entered (for example, True if it is a Boolean variable) (step S10). Then, the calculator 211 proceeds to step S7, and returns to step S3 after a predetermined time has elapsed.

次に、ステップＳ４においてシャットダウン状態にある場合について説明する。演算器２１１は、シャットダウン状態で、かつ直前のステップＳ３で計測した光パワーが予め定められたパスアップ閾値パワーＰｐｕより大きい場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、出力ポート２０１から出射する光信号が復帰したとみなし、シャットダウンする前の制御電圧である復帰電圧（Ｖｘ＿ｒｅｔ，Ｖｙ＿ｒｅｔ）を制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）として、この制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加する（ステップＳ１２）。これにより、二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３のミラーの状態は、シャットダウンする直前の状態に復帰する。   Next, the case where it is in the shutdown state in step S4 will be described. When the optical power measured in the previous step S3 is greater than the predetermined pass-up threshold power Ppu (YES in step S11), the arithmetic unit 211 has recovered the optical signal emitted from the output port 201. Assuming that the return voltage (Vx_ret, Vy_ret), which is the control voltage before shutting down, is the control voltage (Vx, Vy), this control voltage (Vx, Vy) is applied to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203 ( Step S12). As a result, the mirror state of the biaxial MEMS mirror device 203 returns to the state immediately before the shutdown.

演算器２１１は、この時点でパスアップが完了しシャットダウン状態から抜けたので、シャットダウン状態変数Ｓｔａｔｕｓ＿ｓｄをシャットダウン状態ではないことを示す値（例えばＢｏｏｌｅａｎ変数とすれば、Ｆａｌｓｅなど）に変える（ステップＳ１３）。そして、演算器２１１は、ステップＳ７に進み、一定時間経過後にステップＳ３に戻る。   Since the pass-up is completed and the computing unit 211 exits the shutdown state at this point, the computing unit 211 changes the shutdown state variable Status_sd to a value indicating that the shutdown state is not in the shutdown state (for example, False if it is a Boolean variable) (step S13). . Then, the calculator 211 proceeds to step S7, and returns to step S3 after a predetermined time has elapsed.

また、演算器２１１は、ステップＳ１１において光パワーがパスアップ閾値パワーＰｐｕ以下の場合、光信号は復帰していないとみなし、何もせずにステップＳ７に進み、一定時間経過後にステップＳ３に戻る。
以上のようにステップＳ３〜Ｓ１３の処理は、タイマー２１３の時間計測によって一定時間間隔で実施される。 Further, when the optical power is equal to or lower than the pass-up threshold power Ppu in step S11, the computing unit 211 considers that the optical signal has not been restored, proceeds to step S7 without doing anything, and returns to step S3 after a predetermined time has elapsed.
As described above, the processes in steps S3 to S13 are performed at regular time intervals by measuring the time of the timer 213.

以上のシャットダウン制御アルゴリズムにおいては、シャットダウン電圧（Ｖｘ＿ｓｄ，Ｖｙ＿ｓｄ）を入力ポート毎に予め測定し、メモリ２１２に格納しておく必要がある。図４は、シャットダウン電圧（Ｖｘ＿ｓｄ，Ｖｙ＿ｓｄ）の測定方法を説明する図である。この図４は、制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）とＭＥＭＳミラーの回動角との関係にある非線形性を考慮したＶｘ−Ｖｙ平面上の光減衰率の等高線図である。図４で示すように、式（１）を満たす制御電圧条件（図４の４０）は、必ずしもＶｙ軸と平行ではなく、弓状に湾曲している。この湾曲した曲線上のシャットダウン電圧（Ｖｘ＿ｓｄ，Ｖｙ＿ｓｄ）を得ることが、ここで説明する方法の目的である。   In the above shutdown control algorithm, the shutdown voltage (Vx_sd, Vy_sd) needs to be measured in advance for each input port and stored in the memory 212. FIG. 4 is a diagram illustrating a method for measuring the shutdown voltage (Vx_sd, Vy_sd). FIG. 4 is a contour diagram of the light attenuation factor on the Vx-Vy plane in consideration of the nonlinearity in the relationship between the control voltage (Vx, Vy) and the rotation angle of the MEMS mirror. As shown in FIG. 4, the control voltage condition (40 in FIG. 4) satisfying the equation (1) is not necessarily parallel to the Vy axis but is curved in an arcuate shape. It is the purpose of the method described here to obtain the shutdown voltage (Vx_sd, Vy_sd) on this curved curve.

図５はシャットダウン電圧（Ｖｘ＿ｓｄ，Ｖｙ＿ｓｄ）の測定方法を説明するフローチャートである。ここでは、入力ポート２００−ｉ用のシャットダウン電圧を測定する場合を想定して説明する。
まず始めに、シャットダウン電圧設定手段となる演算器２１１は、入力ポート２００−ｉと出力ポート２０１との間の光減衰率が最小となる制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３に印加する。すなわち、演算器２１１は、図４の光減衰率の等高線図の中心電圧（Ｖｘｏ，Ｖｙｏ）を制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）として、この制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加する（図５ステップＳ２０）。 FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for measuring the shutdown voltage (Vx_sd, Vy_sd). Here, the case where the shutdown voltage for the input port 200-i is measured will be described.
First, the computing unit 211 serving as a shutdown voltage setting means supplies a control voltage (Vx, Vy) that minimizes the light attenuation rate between the input port 200-i and the output port 201 to the biaxial MEMS mirror device 203. Apply. That is, the computing unit 211 uses the center voltage (Vxo, Vyo) in the contour map of the light attenuation rate of FIG. 4 as the control voltage (Vx, Vy), and uses this control voltage (Vx, Vy) of the biaxial MEMS mirror device 203. The voltage is applied to the control electrode (step S20 in FIG. 5).

演算器２１１は、ステップＳ２０のように二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３を制御した状態でＡ／Ｄ変換器２０７から入力されるデジタルデータに基づいて、出力ポート２０１から出射する光のパワーを測定し、光減衰率ＡＴＴ＝０における既知の光パワーと測定した光パワーとの差から、ステップＳ２０のように二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３を制御した状態における光減衰率ＡＴＴを算出する（ステップＳ２１）。   The computing unit 211 measures the power of the light emitted from the output port 201 based on the digital data input from the A / D converter 207 with the biaxial MEMS mirror device 203 controlled as in step S20. From the difference between the known optical power at the optical attenuation factor ATT = 0 and the measured optical power, the optical attenuation factor ATT in a state where the biaxial MEMS mirror device 203 is controlled as in step S20 is calculated (step S21).

なお、光減衰率ＡＴＴ＝０における光パワーは、設計者に委ねられた値なので、どのような値にすべきかを本実施の形態では特定しない。一つのチャンネル、一つの入力ポートしかない場合は、光減衰率ＡＴＴ＝０における光パワーを、光減衰率の等高線図の中心電圧（Ｖｘｏ，Ｖｙｏ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加したときの光パワーと定義し、光減衰率の等高線図の中心でＡＴＴ＝０になるように定める場合が多い。ＷＳＳのように多数のチャンネル、多数の入力ポートがある場合は、設計者が定めた特定のチャンネルの、特定の入力ポート用の中心電圧（Ｖｘｏ，Ｖｙｏ）をこの特定のチャンネルの二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加したときの光パワーを、光減衰率ＡＴＴ＝０における光パワーとしてもよい。   Since the optical power at the optical attenuation factor ATT = 0 is a value left to the designer, it is not specified in this embodiment what value should be used. When there is only one channel and one input port, the optical power at the optical attenuation factor ATT = 0 and the center voltage (Vxo, Vyo) of the contour diagram of the optical attenuation factor are applied to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203 In many cases, ATT = 0 is defined at the center of the contour map of the optical attenuation rate. When there are a large number of channels and a large number of input ports as in WSS, the center voltage (Vxo, Vyo) for a specific input port of a specific channel determined by the designer is set as a two-axis MEMS mirror of the specific channel. The optical power when applied to the control electrode of the device 203 may be the optical power at the optical attenuation factor ATT = 0.

次に、演算器２１１は、直前に算出した光減衰率ＡＴＴが所定のシャットダウン減衰率以上かどうかを判定する（ステップＳ２２）。
演算器２１１は、光減衰率ＡＴＴがシャットダウン減衰率より小さい場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、現在の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）および光減衰率ＡＴＴの値を、後の計算のために前回の値としてメモリ２１２に記録した後に、制御電圧ＶｙをｄＶｙだけ増加させる（ステップＳ２３）。ｄＶｙは、図４に示すように制御電圧Ｖｙの増分を示す所定値である。 Next, the calculator 211 determines whether or not the optical attenuation factor ATT calculated immediately before is equal to or greater than a predetermined shutdown attenuation factor (step S22).
If the optical attenuation factor ATT is smaller than the shutdown attenuation factor (NO in step S22), the calculator 211 calculates the current control voltage (Vx, Vy) and the optical attenuation factor ATT as the previous values for later calculation. Is recorded in the memory 212, the control voltage Vy is increased by dVy (step S23). dVy is a predetermined value indicating the increment of the control voltage Vy as shown in FIG.

続いて、演算器２１１は、制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加した場合と、制御電圧ＶｘをｄＶｘだけ減らした制御電圧（Ｖｘ−ｄＶｘ，Ｖｙ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加した場合と、制御電圧ＶｘをｄＶｘだけ増やした制御電圧（Ｖｘ＋ｄＶｘ，Ｖｙ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加した場合の３点について、それぞれＡ／Ｄ変換器２０７から入力されるデジタルデータに基づいて光パワーを測定し、この測定結果から各点における光減衰率ＡＴＴをステップＳ２１と同様に算出する（ステップＳ２４）。ｄＶｘは、図４に示すように制御電圧Ｖｘの増減分を示す所定値である。   Subsequently, the calculator 211 applies the control voltage (Vx−dVx, Vy) obtained by applying the control voltage (Vx, Vy) to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203 and the control voltage (Vx−dVx, Vy) obtained by reducing the control voltage Vx by dVx. A is applied to each of three points when applied to the control electrode of the axial MEMS mirror device 203 and when the control voltage (Vx + dVx, Vy) obtained by increasing the control voltage Vx by dVx is applied to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203. The optical power is measured based on the digital data input from the / D converter 207, and the optical attenuation factor ATT at each point is calculated in the same manner as in step S21 from this measurement result (step S24). As shown in FIG. 4, dVx is a predetermined value indicating an increase / decrease amount of the control voltage Vx.

演算器２１１は、ステップＳ２４で算出した３点の光減衰率ＡＴＴの中で、最も小さい光減衰率ＡＴＴが、制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加したときではなく、制御電圧（Ｖｘ−ｄＶｘ，Ｖｙ）または（Ｖｘ＋ｄＶｘ，Ｖｙ）のどちらかを印加したときに得られた場合は（ステップＳ２５においてＮＯ）、現在の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）は極小点、すなわち式（１）を満たす状態にないとして、制御電圧Ｖｘを、最も小さい光減衰率ＡＴＴが得られたときのＶｘの値（Ｖｘ−ｄＶｘまたはＶｘ＋ｄＶｘ）に更新し（ステップＳ２６）、ステップＳ２４に戻る。こうして、制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加した場合の光減衰率ＡＴＴが最も小さくなるまで、ステップＳ２４〜Ｓ２６の処理が繰り返し行われる。   The computing unit 211 applies the control voltage (Vx, Vy) to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203 with the smallest optical attenuation factor ATT among the three optical attenuation factors ATT calculated in step S24. If it is obtained when either of the control voltages (Vx−dVx, Vy) or (Vx + dVx, Vy) is applied (NO in step S25), the current control voltage (Vx, Vy) is the minimum point. In other words, the control voltage Vx is updated to the value of Vx (Vx−dVx or Vx + dVx) when the smallest optical attenuation factor ATT is obtained (step S26), assuming that the equation (1) is not satisfied (step S26). Return to. In this way, the processes in steps S24 to S26 are repeated until the light attenuation factor ATT is minimized when the control voltage (Vx, Vy) is applied to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203.

次に、演算器２１１は、ステップＳ２４で算出した３点の光減衰率ＡＴＴの中で、最も小さい光減衰率ＡＴＴが、制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加したときに得られた場合は（ステップＳ２５においてＹＥＳ）、現在の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）は極小点、すなわち式（１）を満たす状態にあるとみなし、ステップＳ２２に戻る。   Next, the calculator 211 has the smallest light attenuation factor ATT among the three light attenuation factors ATT calculated in step S24, and applies the control voltage (Vx, Vy) to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203. If it is obtained when it is applied (YES in step S25), the current control voltage (Vx, Vy) is considered to be in a state satisfying the minimum point, that is, the expression (1), and the process returns to step S22.

演算器２１１は、ステップＳ２５からステップＳ２２に戻った場合、ステップＳ２４で制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を二軸ＭＥＭＳミラー装置２０３の制御電極に印加したときに算出した光減衰率ＡＴＴがシャットダウン減衰率以上かどうかを判定する（ステップＳ２２）。演算器２１１は、光減衰率ＡＴＴがシャットダウン減衰率より小さい場合、ステップＳ２３に進む。こうして、光減衰率ＡＴＴがシャットダウン減衰率より小さい場合は、ステップＳ２２〜Ｓ２６の処理が繰り返し行われる。   When the calculator 211 returns from step S25 to step S22, the optical attenuation factor ATT calculated when the control voltage (Vx, Vy) is applied to the control electrode of the biaxial MEMS mirror device 203 in step S24 is the shutdown attenuation factor. It is determined whether it is above (step S22). If the optical attenuation factor ATT is smaller than the shutdown attenuation factor, the calculator 211 proceeds to step S23. In this way, when the optical attenuation factor ATT is smaller than the shutdown attenuation factor, the processes in steps S22 to S26 are repeated.

演算器２１１は、ステップＳ２２において光減衰率ＡＴＴがシャットダウン減衰率以上であると判定した場合は、シャットダウン電圧（Ｖｘ＿ｓｄ，Ｖｙ＿ｓｄ）を求める処理に移る。具体的には、演算器２１１は、現在の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）および光減衰率ＡＴＴの値と、ステップＳ２３で記録しておいた直前の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）および光減衰率ＡＴＴの値とを使って、光減衰率ＡＴＴが所定のシャットダウン減衰率と等しくなる制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を線形補間などにより算出し、この制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）をシャットダウン電圧（Ｖｘ＿ｓｄ，Ｖｙ＿ｓｄ）とする（ステップＳ２７）。これで、シャットダウン電圧（Ｖｘ＿ｓｄ，Ｖｙ＿ｓｄ）の測定が終了する。その他の入力ポートについても同様にしてシャットダウン電圧（Ｖｘ＿ｓｄ，Ｖｙ＿ｓｄ）を求めることができる。   If the arithmetic unit 211 determines in step S22 that the optical attenuation factor ATT is equal to or greater than the shutdown attenuation factor, the arithmetic unit 211 proceeds to processing for obtaining a shutdown voltage (Vx_sd, Vy_sd). Specifically, the calculator 211 calculates the current control voltage (Vx, Vy) and optical attenuation factor ATT, and the control voltage (Vx, Vy) and optical attenuation factor ATT just recorded in step S23. The control voltage (Vx, Vy) at which the optical attenuation rate ATT becomes equal to the predetermined shutdown attenuation rate is calculated by linear interpolation or the like, and the control voltage (Vx, Vy) is calculated as the shutdown voltage (Vx_sd, Vy_sd). (Step S27). This completes the measurement of the shutdown voltage (Vx_sd, Vy_sd). Similarly, the shutdown voltages (Vx_sd, Vy_sd) can be obtained for the other input ports.

以上、説明したように、本実施の形態では、制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）に対する光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）の微分値が最小で、かつ光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率に等しいときの制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を、シャットダウン電圧とすることにより、ドリフトや温度変化によりＭＥＭＳミラーの角度変化が生じた場合でも、その影響による光減衰率の変化が小さいため、所望のシャットダウン減衰率からのずれを小さく保つことが可能になる。その結果、本実施の形態では、光信号の復帰を確実に検出することができるので、光信号が復帰したときにＭＥＭＳミラーがシャットダウン前の状態に復帰し損なう可能性を低減することができる。   As described above, in this embodiment, the differential value of the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) with respect to the control voltage (Vx, Vy) is the minimum, and the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) is desired. Since the control voltage (Vx, Vy) equal to the shutdown attenuation rate is set to the shutdown voltage, even when the angle change of the MEMS mirror occurs due to drift or temperature change, the change in the optical attenuation rate due to the influence is small. Thus, the deviation from the desired shutdown attenuation rate can be kept small. As a result, in this embodiment, the return of the optical signal can be reliably detected, so that the possibility that the MEMS mirror fails to return to the state before the shutdown when the optical signal is restored can be reduced.

なお、本実施の形態において少なくとも演算器２１１とメモリ２１２とタイマー２１３とは、例えばＣＰＵ、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータを動作させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供される。ＣＰＵは、読み込んだプログラムを記憶装置に書き込み、このプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。また、記憶媒体とＣＰＵで構成されるコンピュータの代わりに、プログラムや変数を書き込んだＦＰＧＡ（Field programmable gate array）と、制御に必要な変数を保存するためのフラッシュメモリのような不揮発メモリで演算器２１１とメモリ２１２を構成してもよい。   In this embodiment, at least the computing unit 211, the memory 212, and the timer 213 can be realized by, for example, a computer including a CPU, a storage device, and an interface, and a program that controls these hardware resources. A program for operating such a computer is provided in a state of being recorded on a recording medium such as a flexible disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, or a memory card. The CPU writes the read program into the storage device, and executes the processing described in this embodiment in accordance with this program. In addition, instead of a computer composed of a storage medium and a CPU, an arithmetic unit is operated by an FPGA (Field Programmable Gate Array) in which programs and variables are written and a non-volatile memory such as a flash memory for storing variables necessary for control. 211 and memory 212 may be configured.

本発明は、光スイッチにおいて光サージによる素子破壊を回避する技術に適用することができる。   The present invention can be applied to a technique for avoiding element destruction due to an optical surge in an optical switch.

２００−１〜２００−ｎ…入力ポート、２０１…出力ポート、２０２…回折格子、２０３…二軸ＭＥＭＳミラー装置、２０４…カプラ、２０６…フォトダイオード、２０７…Ａ／Ｄ変換器、２０８ａ…ミラー制御回路、２０９…空間光学系光スイッチ部、２１０ａ…制御回路部、２１１…演算器、２１２…メモリ、２１３…タイマー、２１４…制御電圧印加部。   200-1 to 200-n ... input port, 201 ... output port, 202 ... diffraction grating, 203 ... biaxial MEMS mirror device, 204 ... coupler, 206 ... photodiode, 207 ... A / D converter, 208a ... mirror control Circuit 209: Spatial optical system optical switch unit 210a ... Control circuit unit 211 ... Operation unit 212 ... Memory 213 ... Timer 214 ... Control voltage application unit

Claims (9)

少なくとも１本以上の入力ポートと、
少なくとも１本以上の出力ポートと、
前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能なミラー、並びに制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、
前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記入力ポートから出射した光信号が前記ミラーで反射して前記出力ポートに結合するときの光減衰率をＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）としたとき、前記制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）に対する前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）の微分値が最小で、かつ前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率に等しいときの制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を、シャットダウン状態の制御電圧であるシャットダウン電圧とする制御手段とを備えることを特徴とする光スイッチ。 At least one input port;
At least one output port;
The mirror is rotatable about two rotation axes, an x-axis orthogonal to the direction in which the input / output ports are arranged and a y-axis parallel to the direction in which the input / output ports are arranged, and the electrostatic attraction according to the control voltage. A biaxial MEMS mirror device comprising a control electrode for rotating the mirror;
A control voltage for rotating the mirror about the x axis is Vx, a control voltage for rotating the mirror about the y axis is Vy, and an optical signal emitted from the input port is reflected by the mirror and coupled to the output port. When the optical attenuation factor at the time is ATT (Vx, Vy), the differential value of the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) with respect to the control voltage (Vx, Vy) is minimum, and the optical attenuation factor ATT ( An optical switch comprising: control means for setting a control voltage (Vx, Vy) when Vx, Vy) is equal to a desired shutdown attenuation rate to a shutdown voltage that is a control voltage in a shutdown state. 請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記制御手段は、∂ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）／∂Ｖｘ＝０を満たし、かつ前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率に等しいときの制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を、前記シャットダウン電圧とすることを特徴とする光スイッチ。 The optical switch according to claim 1, wherein
The control means satisfies a control voltage (Vx, Vy) when ∂ATT (Vx, Vy) / ∂Vx = 0 and the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) is equal to a desired shutdown attenuation factor, An optical switch having the shutdown voltage. 請求項１または２記載の光スイッチにおいて、
前記制御手段は、
前記出力ポートからの光出力の一部を分岐させるカプラと、
このカプラで分岐された光を電気信号に変換するフォトダイオードと、
このフォトダイオードの出力に基づいて前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に前記制御電圧を印加するミラー制御回路とからなることを特徴とする光スイッチ。 The optical switch according to claim 1 or 2,
The control means includes
A coupler for branching a part of the optical output from the output port;
A photodiode for converting the light branched by the coupler into an electrical signal;
An optical switch comprising: a mirror control circuit that applies the control voltage to a control electrode of the biaxial MEMS mirror device based on an output of the photodiode. 請求項３記載の光スイッチにおいて、
前記ミラー制御回路は、
前記シャットダウン状態に移行するときの光パワーの閾値であるシャットダウン閾値パワーと、前記シャットダウン状態から復帰するときの光パワーの閾値であるパスアップ閾値パワーと、入力ポート毎の前記シャットダウン電圧とを予め記憶するメモリと、
前記フォトダイオードの出力に基づいて、前記出力ポートから出射する光のパワーを一定時間毎に測定し、前記シャットダウン状態でないときに測定した光パワーが前記シャットダウン閾値より小さい場合は、現在の制御電圧の値を復帰電圧として前記メモリに記憶させた上で、入力ポートに対応する前記シャットダウン電圧を制御電圧として前記二軸ＭＥＭＳミラー装置を前記シャットダウン状態に移行させ、前記シャットダウン状態において測定した光パワーが前記パスアップ閾値パワーより大きい場合は、前記復帰電圧を制御電圧として前記二軸ＭＥＭＳミラー装置を復帰させる演算手段と、
この演算手段で決定された値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する制御電圧印加手段とを有することを特徴とする光スイッチ。 The optical switch according to claim 3,
The mirror control circuit is
A shutdown threshold power that is a threshold of optical power when transitioning to the shutdown state, a pass-up threshold power that is a threshold of optical power when returning from the shutdown state, and the shutdown voltage for each input port are stored in advance. Memory to
Based on the output of the photodiode, the power of light emitted from the output port is measured at regular intervals, and when the optical power measured when not in the shutdown state is smaller than the shutdown threshold, the current control voltage The value is stored in the memory as a return voltage, and the two-axis MEMS mirror device is shifted to the shutdown state using the shutdown voltage corresponding to the input port as a control voltage, and the optical power measured in the shutdown state is When the power is larger than the pass-up threshold power, arithmetic means for returning the biaxial MEMS mirror device using the return voltage as a control voltage;
An optical switch comprising control voltage application means for applying a control voltage having a value determined by the calculation means to a control electrode of the biaxial MEMS mirror device. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光スイッチにおいて、
前記制御手段は、注目する入力ポートについてＶｘ−Ｖｙ平面上の前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）の等高線図の中心電圧（Ｖｘｏ，Ｖｙｏ）を前記制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）の始点とし、Ｖｙを固定した場合の前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が最小になる制御電圧Ｖｘの探索を、前記制御電圧Ｖｙを所定の増分値ｄＶｙだけ増加させながら繰り返し行い、前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率以上になった時点の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）および前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）と、直前の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）および光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）とから、前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が前記シャットダウン減衰率と等しくなる制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を算出し、この制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を前記シャットダウン電圧として予め設定することを特徴とする光スイッチ。 The optical switch according to any one of claims 1 to 4,
The control means uses the center voltage (Vxo, Vyo) of the contour map of the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) on the Vx-Vy plane for the input port of interest as the starting point of the control voltage (Vx, Vy), The search of the control voltage Vx that minimizes the light attenuation rate ATT (Vx, Vy) when Vy is fixed is repeated while increasing the control voltage Vy by a predetermined increment value dVy, and the light attenuation rate ATT ( The control voltage (Vx, Vy) and the optical attenuation rate ATT (Vx, Vy) at the time when Vx, Vy) exceeds the desired shutdown attenuation rate, the immediately preceding control voltage (Vx, Vy), and the optical attenuation rate ATT From (Vx, Vy), a control voltage (Vx, Vy) at which the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) becomes equal to the shutdown attenuation factor is calculated, and this control voltage (Vx, Vy) is calculated. An optical switch, characterized in that the preset as serial shutdown voltage. 少なくとも１本以上の入力ポートと、少なくとも１本以上の出力ポートと、前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能なミラー、並びに制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置とを備える光スイッチの制御方法において、
前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記入力ポートから出射した光信号が前記ミラーで反射して前記出力ポートに結合するときの光減衰率をＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）としたとき、前記制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）に対する前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）の微分値が最小で、かつ前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率に等しいときの制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を、シャットダウン状態の制御電圧であるシャットダウン電圧とする制御手順を備えることを特徴とする光スイッチの制御方法。 Around two rotation axes: at least one or more input ports, at least one or more output ports, an x axis perpendicular to the direction in which the input / output ports are arranged, and a y axis parallel to the direction in which the input / output ports are arranged And a biaxial MEMS mirror device comprising a control electrode for rotating the mirror by electrostatic attraction according to a control voltage, and an optical switch control method comprising:
A control voltage for rotating the mirror about the x axis is Vx, a control voltage for rotating the mirror about the y axis is Vy, and an optical signal emitted from the input port is reflected by the mirror and coupled to the output port. When the optical attenuation factor at the time is ATT (Vx, Vy), the differential value of the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) with respect to the control voltage (Vx, Vy) is minimum, and the optical attenuation factor ATT ( A control method for an optical switch, comprising: a control procedure in which a control voltage (Vx, Vy) when Vx, Vy) is equal to a desired shutdown attenuation rate is a shutdown voltage that is a control voltage in a shutdown state. 請求項６記載の光スイッチの制御方法において、
前記制御手順は、∂ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）／∂Ｖｘ＝０を満たし、かつ前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率に等しいときの制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を、前記シャットダウン電圧とすることを特徴とする光スイッチの制御方法。 The method of controlling an optical switch according to claim 6,
The control procedure satisfies the control voltage (Vx, Vy) when ∂ATT (Vx, Vy) / ∂Vx = 0 and the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) is equal to a desired shutdown attenuation factor. A method for controlling an optical switch, characterized by using the shutdown voltage. 請求項６または７記載の光スイッチの制御方法において、
前記制御手順は、
前記出力ポートからの光出力の一部をフォトダイオードで電気信号に変換し、このフォトダイオードの出力に基づいて、前記出力ポートから出射する光のパワーを一定時間毎に測定する光パワー測定手順と、
前記シャットダウン状態でないときに測定した光パワーが予め定められたシャットダウン閾値より小さい場合は、現在の制御電圧の値を復帰電圧としてメモリに記憶させた上で、入力ポートに対応する予め定められたシャットダウン電圧を制御電圧として前記二軸ＭＥＭＳミラー装置を前記シャットダウン状態に移行させ、前記シャットダウン状態において測定した光パワーが予め定められたパスアップ閾値パワーより大きい場合は、前記復帰電圧を制御電圧として前記二軸ＭＥＭＳミラー装置を復帰させる演算手順と、
この演算手順で決定された値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する制御電圧印加手順とを含むことを特徴とする光スイッチの制御方法。 The method for controlling an optical switch according to claim 6 or 7,
The control procedure is:
Optical power measurement procedure for converting a part of the optical output from the output port into an electrical signal by a photodiode, and measuring the power of light emitted from the output port at regular intervals based on the output of the photodiode; ,
When the optical power measured when not in the shutdown state is smaller than a predetermined shutdown threshold, the current control voltage value is stored in the memory as a return voltage, and then the predetermined shutdown corresponding to the input port is performed. When the optical power measured in the shutdown state is larger than a predetermined pass-up threshold power when the biaxial MEMS mirror device is shifted to the shutdown state using the voltage as a control voltage, the return voltage is used as the control voltage. A calculation procedure for returning the axial MEMS mirror device;
And a control voltage application procedure for applying a control voltage having a value determined by the calculation procedure to a control electrode of the biaxial MEMS mirror device. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載の光スイッチの制御方法において、
さらに、前記制御手順の前に、注目する入力ポートについてＶｘ−Ｖｙ平面上の前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）の等高線図の中心電圧（Ｖｘｏ，Ｖｙｏ）を前記制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）の始点とし、Ｖｙを固定した場合の前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が最小になる制御電圧Ｖｘの探索を、前記制御電圧Ｖｙを所定の増分値ｄＶｙだけ増加させながら繰り返し行い、前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が所望のシャットダウン減衰率以上になった時点の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）および前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）と、直前の制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）および光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）とから、前記光減衰率ＡＴＴ（Ｖｘ，Ｖｙ）が前記シャットダウン減衰率と等しくなる制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を算出し、この制御電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）を前記シャットダウン電圧として予め設定するシャットダウン電圧設定手順を備えることを特徴とする光スイッチの制御方法。 The method for controlling an optical switch according to any one of claims 6 to 8,
Furthermore, before the control procedure, the center voltage (Vxo, Vyo) of the contour map of the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) on the Vx-Vy plane for the input port of interest is set to the control voltage (Vx, Vy). The search for the control voltage Vx that minimizes the light attenuation factor ATT (Vx, Vy) when Vy is fixed is repeated while increasing the control voltage Vy by a predetermined increment dVy, and the light The control voltage (Vx, Vy) when the attenuation factor ATT (Vx, Vy) is equal to or higher than the desired shutdown attenuation factor, the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy), the immediately preceding control voltage (Vx, Vy), and A control voltage (Vx, Vy) at which the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy) becomes equal to the shutdown attenuation factor is calculated from the optical attenuation factor ATT (Vx, Vy). , Method of controlling an optical switch, characterized in that it comprises a shutdown voltage setting procedure for setting in advance a Vy) as the shutdown voltage.
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