JP2013182029A - ミラー装置および波長選択スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】ミラーの回動状態を、他のミラーの回動状態によらず高精度に制御する。
【解決手段】ミラー装置１０４は、複数のミラーと、駆動電極１１１ａ，１１１ｂと、駆動電圧印加部１１７と、制御部１１３を備える。制御部１１３は、補正対象のミラーが所望の回動状態となる基準駆動電圧情報を予め記憶するメモリ１１４と、補正対象のミラーが所望の回動状態となる基準駆動電圧値を基準駆動電圧情報に基づいて決定し、基準駆動電圧値と補正電圧値から補正対象のミラーの駆動電圧値を算出する電圧演算部１１５とを備える。電圧演算部１１５は、補正対象のミラーを駆動する駆動電極と隣接し、他のミラーを駆動する隣接駆動電極に印加される駆動電圧値から、補正対象のミラーの所望の回動状態の変動を抑制する補正電圧値を算出する補正電圧演算部１１６を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信用光伝送装置などに使用される微細なミラー装置に係り、特に多数の微細なミラーが高密度に配置されたミラー装置に関するものである。

近年の光通信では、光信号を電気信号に変換することなく、光のままで通信先に送ることにより、通信速度を落とさない高速通信を実現している。また、一つの波長に一つの光信号を対応させて波長多重するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術により、一本の光ファイバを使って大容量の光伝送が行えるようになっている。このような光通信技術の発展に伴い、光信号のままで経路を切り替える光スイッチの役割が重要性を増している。 光通信ネットワークの大規模化に伴い、光信号の波長数も増え、数十もの波長から任意の波長を選択して複数の出力ファイバのどれかから出力する波長選択スイッチの小型化、高機能化が進んでいる。このような高機能な波長選択スイッチなどをコンパクトに実現できるものとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いたミラー装置が注目されている（例えば、特許文献１参照）。

ミラー装置の具体例として、特許文献１に記載の波長選択スイッチ用ミラー装置の構成を図１０〜図１２を用いて説明する。図１０に示すように、波長選択スイッチは、１つの入力ポート１０１と、ｍ本の出力ポート１０２（１０２−１〜１０２−ｍ）と、入力ポート１０１からの複数の光信号を分波する分散空間光学系１０３と、分波された光信号を出力ポート１０２と結合させるためのミラー装置１０４（１０４−１〜１０４−ｎ）とを有する。

この波長選択スイッチでは、入力ポート１０１から入射された光を分散空間光学系１０３により波長ごとに直線的に一点に集光させ、アレイ状に配置したミラー装置１０４に照射し、個々のミラー装置１０４のミラーの回動を制御して光路を調整し、光を再び分散空間光学系１０３を通して所望の出力ポート１０２に結合させることによって、波長ごとに入出力ポートの結合を切り替える。

図１１はアレイ状に配置されたミラー装置１０４の構造を示す斜視図、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）はミラー装置１０４の構造を示す断面図であり、図１２（Ａ）は駆動電圧を印加していない状態を示し、図１２（Ｂ）は駆動電圧を印加した状態を示している。
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように、基板１０５上には絶縁層１０６が形成され、絶縁層１０６上には支持部１０７ａ，１０７ｂが形成されている。

支持部１０７ａ，１０７ｂによって支えられる可動部構造としては、可堯性を備えた可動電極１０８ａ，１０８ｂと、ミラー１０９と、トーションばね１１０ａ，１１０ｂとが形成されている。図１１の例では、ｙ軸方向に平行な線上に、可動電極１０８ａと可動電極１０８ｂが整列されている。可動電極１０８ａの一端は支持部１０７ａによって固定され、可動電極１０８ｂの一端は支持部１０７ｂによって固定されている。可動電極１０８ａと可動電極１０８ｂは、各々の他端が、基板１０５の法線方向（ｚ軸方向）に変位可能な片持ち梁構造となっている。

可動電極１０８ａと可動電極１０８ｂの間には、屈曲可能な一対のトーションばね１１０ａ，１１０ｂにより連結されてミラー１０９が配置されている。ミラー１０９は、可動電極１０８ａおよび可動電極１０８ｂと１列に配列されて可動電極１０８ａと可動電極１０８ｂの間に回動可能に配置されている。トーションばね１１０ａは、可動電極１０８ａの他端とミラー１０９とを連結し、トーションばね１１０ｂは、可動電極１０８ｂの他端とミラー１０９とを連結している。図１１の例では、ｙ軸方向に平行な線上に、可動電極１０８ａ、トーションばね１１０ａ、ミラー１０９、トーションばね１１０ｂ、可動電極１０８ｂが順に整列している。

ミラー１０９は、長さ方向と直交するｘ軸と平行な回動軸周りに回動することができる。ミラー１０９の表面には、金やアルミニウムなどから構成された反射膜が形成され、例えば赤外領域の光を反射可能としている。以上のような可動電極１０８ａ、トーションばね１１０ａ、ミラー１０９、トーションばね１１０ｂおよび可動電極１０８ｂの整列が１つのミラー装置１０４の可動部側の構造を形成している。

また、絶縁層１０６の上には、１つのミラー装置毎に、駆動電極１１１ａ，１１１ｂが設けられている。駆動電極１１１ａ，１１１ｂは、それぞれ可動電極１０８ａ，１０８ｂと対向するように配置されている。駆動電極１１１ａ，１１１ｂは、ｙ軸と平行な方向、すなわち可動電極１０８ａ，１０８ｂの整列方向と平行な方向に沿って溝が形成された、断面がＵ字型の形状となっている。この駆動電極１１１ａ，１１１ｂの大きさは、可動電極１０８ａ，１０８ｂが下方向に変位したときに、対向する駆動電極１１１ａ，１１１ｂと触れることなく駆動電極１１１ａ，１１１ｂの溝の中に入ることができるように設定されている。

以上のような駆動電極１１１ａ，１１１ｂが１つのミラー装置１０４の基板側の構造を形成している。そして、一対の可動電極１０８ａ，１０８ｂと、ミラー１０９と、一対のトーションばね１１０ａ，１１０ｂと、一対の駆動電極１１１ａ，１１１ｂとで１つのミラー装置１０４が構成されており、このようなミラー装置１０４がｘ軸方向に沿って複数配置されている。

駆動電極１１１ａ，１１１ｂには、可動電極１０８ａ，１０８ｂを駆動するための駆動電圧が、図示しない駆動電極配線を介して供給される。可動電極１０８ａ，１０８ｂとミラー１０９とトーションばね１１０ａ，１１０ｂとは、等電位とされる。ここで、等電位とは、例えば接地電位とすればよい。

ミラー１０９を回動させるには、駆動電極１１１ａ，１１１ｂに電圧を印加する。例えば駆動電極１１１ａに電圧を印加すると、駆動電極１１１ａと可動電極１０８ａとの間に静電引力が発生し、図１２（Ｂ）に示すように可動電極１０８ａが、支持部１０７ａによって固定されている一端を支点として撓み、可動電極１０８ａの他端が基板１０５の側に引き寄せられるように変位する。この結果、ミラー１０９は、トーションばね１１０ｂを支点としてトーションばね１１０ａの側が基板１０５の側に引き寄せられるようにして回動する。これは、ｘ軸方向に平行な、ミラー１０９の中心を通る回動軸周りにミラー１０９が回動していることになる。

反対に、駆動電極１１１ｂに電圧を印加すると、駆動電極１１１ｂと可動電極１０８ｂとの間に静電引力が発生し、可動電極１０８ｂが、支持部１０７ｂによって固定されている一端を支点として撓み、可動電極１０８ｂの他端が基板１０５の側に引き寄せられるように変位する。この結果、ミラー１０９は、トーションばね１１０ａを支点としてトーションばね１１０ｂの側が基板１０５の側に引き寄せられるようにして回動する。この回動動作は、駆動電極１１１ａに電圧を印加する場合と反対の方向にミラー１０９を回動させることになる。以上のように、ミラー１０９を支持する２つの可動電極１０８ａ，１０８ｂの撓み量の差によって、ミラー１０９が回動し、ミラー１０９に照射された光の光路を変えることができる。

静電引力を用いてミラー１０９を回動させる方法は、低消費電力性や、作製容易性、長期信頼性などの点で優れていることから、ＭＥＭＳ技術を用いて作製するミラー装置１０４の駆動方法として広く採用されている。
波長選択スイッチなどに応用されるミラー装置１０４においては、ミラー１０９を高密度に配置することと、ミラー１０９の角度を高精度に制御することが要求される。例えば、波長選択スイッチの場合、取り扱う波長数に応じた数のミラー１０９を、波長と光学系によって定まる間隔で近接してアレイ状に配置することが必須となる。ミラー１０９の間隔としては、例えば１００μｍ程度の間隔が必要とされる。また、例えばＷＤＭ光ネットワークにおいて発生する光信号間のパワーのばらつきを抑制するために、ミラー装置１０４には、入出力ポート間の光路を微調して光パワーを制御する機能が要求される。この機能を実現するためには、ミラー１０９の角度をｍｄｅｇオーダの高い精度で制御することが必要となる。

特願２００９−５１０８４５号公報

波長選択スイッチなどに用いるミラー装置１０４では、ミラー１０９を近接配置しなければならないことから、ミラー１０９を回動させる駆動電極１１１ａ，１１１ｂについても密に配置することが必要となる。この場合、図１３に示すように、可動電極１０８ａ，１０８ｂは対向する駆動電極１１１ａ，１１１ｂとの間に生じる静電気力だけではなく、他のミラー１０９を駆動する駆動電極１１１ａ，１１１ｂからの静電気力の影響も受けるという電気干渉の問題が生じる。

電気干渉が生じると、ミラー１０９の回動状態は、他のミラー１０９の回動状態に依存して微小に変動してしまうため、高精度な制御を実現するためには電気干渉の抑制が課題となる。図１３の構造例では、電極１０８ａ，１０８ｂ，１１１ａ，１１１ｂの上部にＧＮＤ電極１１２を配置することによって駆動電極間を伝搬する電界を遮蔽し、電気干渉を低減している。しかしながら、駆動電極間には隙間が存在しているため、一部の電気干渉は残存し、ミラー１０９の回動状態を高精度に制御することを妨げる要因となる。

電気干渉をさらに抑制するためには、例えば特許文献１で示されているように、隣接する駆動電極の間にも壁状の遮蔽構造物を形成する方法が考えられる。しかし、波長選択スイッチなどに用いるミラー装置の場合、高密度に配置された駆動電極間に遮蔽構造物を配置することは作製上困難である。また、遮蔽構造物を作製することができたとしても、遮蔽構造物を配置するために駆動電極１１１ａ，１１１ｂの面積を縮小することが必要となり、駆動力が低下してミラー１０９の回転角度が制限されたり、駆動電圧が高くなったりするという問題が発生する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、駆動電極間に遮蔽構造を配置することなく、ミラーの回動状態を、他のミラーの回動状態によらず高精度に制御することができるミラー装置および波長選択スイッチを提供することを目的とする。

本発明のミラー装置は、回動可能に支持された複数のミラーと、前記ミラーから離間してミラー毎に配置され静電引力により前記ミラーを回動させる駆動電極と、前記駆動電極に電圧を印加する駆動電圧印加手段と、前記ミラーの回動状態を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、補正対象のミラーを駆動する駆動電極以外の駆動電極に印加する駆動電圧を所定の基準電圧とした場合に前記補正対象のミラーが所望の回動状態となる基準駆動電圧情報を予め記憶するメモリと、前記補正対象のミラーが所望の回動状態となる基準駆動電圧値を前記基準駆動電圧情報に基づいて決定し、この基準駆動電圧値と補正電圧値から前記補正対象のミラーの駆動電圧値を算出する電圧演算手段とを備え、前記電圧演算手段は、前記補正対象のミラーを駆動する駆動電極と隣接し、他のミラーを駆動する隣接駆動電極に印加される駆動電圧値から、前記補正対象のミラーの所望の回動状態の変動を抑制する前記補正電圧値を算出する補正電圧演算手段を備えることを特徴とするものである。

また、本発明のミラー装置の１構成例において、前記メモリは、補正対象のミラーを駆動する駆動電極毎および隣接駆動電極毎に補正係数を予め記憶し、前記補正電圧演算手段は、前記補正対象のミラーを駆動する駆動電極および前記隣接駆動電極に対応する補正係数を前記メモリから読み出し、前記隣接駆動電極に印加される電圧と前記基準電圧との差に前記メモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて前記補正電圧値を算出することを特徴とするものである。
また、本発明のミラー装置の１構成例において、前記メモリは、前記補正対象のミラーの回動状態毎に前記補正係数を予め記憶し、前記補正電圧演算手段は、前記補正対象のミラーの回動状態に対応する補正係数を前記メモリから読み出し、前記隣接駆動電極に印加される電圧と前記基準電圧との差に前記メモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて前記補正電圧値を算出することを特徴とするものである。
また、本発明のミラー装置の１構成例において、前記補正係数は、前記補正対象のミラーの駆動電極に印加される駆動電圧と前記補正対象のミラーの回動状態に基づいて予め決定され、前記メモリに記憶されることを特徴とするものである。
また、本発明のミラー装置の１構成例において、前記補正係数は、前記補正対象のミラーの回動角の、前記隣接駆動電極に印加される電圧に対する変動感度と、前記補正対象のミラーの回転角の、前記補正対象のミラーを駆動する駆動電極に印加される基準駆動電圧に対する変動感度の逆数との積に−１を乗じた値である。

また、本発明のミラー装置の１構成例において、前記補正電圧演算手段は、前記隣接駆動電極毎に前記補正電圧値を算出し、この算出した電圧値の和を、前記補正対象のミラーの駆動電圧値の算出に用いる補正電圧値とすることを特徴とするものである。
また、本発明のミラー装置の１構成例は、さらに、前記補正対象のミラーの周辺温度を検出する温度検出手段を備え、前記補正電圧演算手段は、前記隣接駆動電極に印加される駆動電圧値と前記温度検出手段で検出された温度とを用いて前記補正電圧値を算出することを特徴とするものである。
また、本発明のミラー装置の１構成例は、さらに、前記駆動電極が配置された基板を備え、この基板に、絶縁層を挟んで前記駆動電極と対向し、電気的に接地された第１のＧＮＤ電極を備え、この第１のＧＮＤ電極と反対の側に前記駆動電極と対向するように配置され、電気的に接地された第２のＧＮＤ電極を備えることを特徴とするものである。
また、本発明のミラー装置の１構成例は、さらに、前記ミラー毎に設けられ、一端が固定されて他端が前記ミラーの第１の辺に第１のトーションばねを介して接続された第１の可動電極と、前記ミラー毎に設けられ、一端が固定されて他端が前記第１の辺と対向する前記ミラーの第２の辺に第２のトーションばねを介して接続された第２の可動電極とを備え、前記駆動電極は、前記ミラー毎に設けられ、前記第１の可動電極と所定距離離間して対向配置された第１の駆動電極と、前記ミラー毎に設けられ、前記第２の可動電極と所定距離離間して対向配置された第２の駆動電極とからなり、前記第１の可動電極と前記第１のトーションばねと前記ミラーと前記第２のトーションばねと前記第２の可動電極とが整列する方向と垂直な方向に沿って前記複数のミラーが配置されることを特徴とするものである。

また、本発明の波長選択スイッチは、ミラー装置と、少なくとも１つの入力ポートと、少なくとも１つの出力ポートと、前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系とを備え、前記複数のミラーは、前記分散空間光学系の集光点上に配置され、前記メモリは、前記基準駆動電圧情報として、所望の入出力ポート間の光信号の損失が最小となるミラーの回動状態を実現する最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する減衰率制御電圧情報とを記憶し、前記電圧演算手段は、前記最適結合電圧情報と前記減衰率制御電圧情報に基づいて所望の入出力ポートおよび所望の減衰率に対応する前記基準駆動電圧値を決定し、前記ミラーの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力し、かつ前記ミラーの回動を制御することで光信号の減衰率を調整することを特徴とするものである。

また、本発明の波長選択スイッチの１構成例において、前記補正係数は、前記補正対象のミラーが結合する出力ポートの光量の、前記隣接駆動電極に印加される電圧に対する変動感度と、前記補正対象のミラーが結合する出力ポートの光量の、前記補正対象のミラーを駆動する駆動電極に印加される基準駆動電圧に対する変動感度の逆数との積に−１を乗じた値である。
また、本発明の波長選択スイッチの１構成例において、前記メモリは、前記補正対象のミラーが結合する出力ポート毎に補正係数を予め記憶し、前記補正電圧演算手段は、前記補正対象のミラーが結合する出力ポートに対応する補正係数を前記メモリから読み出し、前記隣接駆動電極に印加される電圧と前記基準電圧との差に前記メモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて前記補正電圧値を算出することを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの１構成例において、前記メモリは、前記光信号の減衰率毎に補正係数を予め記憶し、前記補正電圧演算手段は、前記光信号の所望の減衰率に対応する補正係数を前記メモリから読み出し、前記隣接駆動電極に印加される電圧と前記基準電圧との差に前記メモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて前記補正電圧値を算出することを特徴とするものである。

本発明によれば、ミラー装置が、駆動電極に印加する電圧を調整してミラーの回動状態を制御する制御手段を備え、制御手段が、メモリと電圧演算手段と補正電圧演算手段とを備えるようにしたので、ミラーの配置密度を低下させる構造を付加することなく、補正対象のミラーの回動状態を、隣接するミラーの回動状態によらず高精度に制御することが可能となる。また、本発明では、補正電圧演算手段において、隣接駆動電極に印加される駆動電圧値から、補正対象のミラーの所望の回動状態の変動を抑制する補正電圧値を算出するようにしたので、多数のミラーと多数の駆動電極を備えたミラー装置において、補正電圧値を算出するための計算量と、計算に必要なメモリの量を大幅に削減することが可能となる。

また、本発明では、補正対象のミラーを駆動する駆動電極毎および隣接駆動電極毎に補正係数をメモリに記憶させ、補正電圧演算手段が、補正対象のミラーを駆動する駆動電極および隣接駆動電極に対応する補正係数をメモリから読み出し、隣接駆動電極に印加される電圧と基準電圧との差にメモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて補正電圧値を算出するようにしたことにより、補正電圧値を簡易な式で算出することが可能となり、計算量とメモリの量をさらに削減することが可能となる。

また、本発明では、補正対象のミラーの回動状態毎に補正係数をメモリに記憶させ、補正電圧演算手段が、補正対象のミラーの回動状態に対応する補正係数をメモリから読み出し、隣接駆動電極に印加される電圧と基準電圧との差にメモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて補正電圧値を算出するようにしたことにより、補正対象のミラーの回動状態が様々な場合において、隣接するミラーの回動状態の影響を小さく抑えることが可能となる。

また、本発明では、補正係数を、補正対象のミラーの回動角の、隣接駆動電極に印加される電圧に対する変動感度と、補正対象のミラーの回転角の、補正対象のミラーを駆動する駆動電極に印加される基準駆動電圧に対する変動感度の逆数との積に−１を乗じた値とすることにより、補正対象のミラーの回動状態が、隣接するミラーの回動状態に依存しないように、高精度に制御することが可能となる。

また、本発明では、補正電圧演算手段が、隣接駆動電極毎に補正電圧値を算出し、この算出した電圧値の和を、補正対象のミラーの駆動電圧値の算出に用いる補正電圧値とするようにしたことにより、補正対象のミラーの駆動電極が複数の隣接駆動電極と隣接する場合であっても、複雑な計算を行うことなく、補正電圧値を算出することが可能となる。

また、本発明では、補正対象のミラーの周辺温度を検出する温度検出手段を設け、補正電圧演算手段が、隣接駆動電極に印加される駆動電圧値と温度検出手段で検出された温度とを用いて補正電圧値を算出するようにしたことにより、温度が変化した場合であっても、補正対象のミラーの回動状態を、隣接するミラーの回動状態によらず高精度に制御することが可能となる。

また、本発明では、駆動電極が配置された基板に、絶縁層を挟んで駆動電極と対向し、電気的に接地された電極を設けることにより、簡易的に算出した補正電圧値の補正誤差を低減することが可能となる。

また、本発明では、波長選択スイッチに、メモリと電圧演算手段と補正電圧演算手段とを備えた制御手段を含むミラー装置を設けることにより、隣接するミラーの回動状態によらず、所望のポート結合と所望の減衰率を高精度に実現することが可能となる。

また、本発明では、補正対象のミラーが結合する出力ポート毎に補正係数をメモリに記憶させ、補正電圧演算手段が、補正対象のミラーが結合する出力ポートに対応する補正係数をメモリから読み出し、隣接駆動電極に印加される電圧と基準電圧との差にメモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて補正電圧値を算出するようにしたことにより、補正対象のミラーの結合ポート状態によらず、補正対象のミラーの回動状態が、隣接するミラーの回動状態に依存しないように高精度に制御することが可能となる。

また、本発明では、光信号の減衰率毎に補正係数をメモリに記憶させ、補正電圧演算手段が、光信号の所望の減衰率に対応する補正係数をメモリから読み出し、隣接駆動電極に印加される電圧と基準電圧との差にメモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて補正電圧値を算出するようにしたことにより、光信号の減衰率の状態によらず、補正対象のミラーの回動状態が、隣接するミラーの回動状態に依存しないように高精度に制御することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るミラー装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るミラー装置の平面図である。 制御対象の駆動電極の電圧に対する補正係数の依存性を説明するための図である。 補正を行わない場合における、隣接駆動電極の電圧とミラー装置の出力ポートの光量変化との関係を測定した結果を示す図である。 制御対象の駆動電極の電圧とミラー装置の出力ポートの光量変化の関係を測定した結果を示す図である。 補正係数の算出結果を示す図である。 補正を行った場合における、隣接駆動電極の電圧とミラー装置の出力ポートの光量変化との関係を測定した結果を示す図である。 出力ポートおよび光信号の減衰率と補正係数との関係を示す図である。 ミラーの周辺温度と補正係数との関係を示す図である。 従来の波長選択スイッチの構成例を示す図である。 従来の波長選択スイッチ用ミラー装置の構造を示す斜視図である。 従来の波長選択スイッチ用ミラー装置の構造を示す断面図である。 従来の波長選択スイッチ用ミラー装置の問題点を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、以下の実施の形態においては、波長選択スイッチ用のミラー装置の具体例を示すが、本発明は以下に示す具体的な構成に限定されるものではない。図１は、本実施の形態に係るミラー装置１０４の構成例を示すブロック図である。本実施の形態においても、波長選択スイッチの構成は図１０に示した構成と同様であり、ミラー装置１０４のミラーと電極部の構成は図１１、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１３に示した構成と同様であるので、図１０、図１１、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１３の符号を用いて説明する。

本実施の形態では、複数のミラー装置１０４が１つの制御部１１３を共有する構成となっている。各ミラー装置１０４のミラー１０９の回動状態を制御する制御部１１３は、メモリ１１４と、電圧演算部１１５と、駆動電圧印加部１１７とを備えている。メモリ１１４には、入力ポート１０１と所望の出力ポート１０２との間の光信号の損失が最小となるミラー１０９の回動状態を実現する最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する減衰率制御電圧情報と、補正電圧を算出するために用いる補正係数と、駆動電極１１１ａ，１１１ｂに印加する電圧の値を表す駆動電圧値情報とが記憶されている。最適結合電圧情報と減衰率制御電圧情報とをまとめて基準駆動電圧情報と呼ぶ。

制御部１１３の電圧演算部１１５は、ミラー１０９の回動状態を制御して所望の入出力ポート間を所望の減衰率で結合させるために、まず、メモリ１１４に記憶された最適結合電圧情報と、減衰率制御電圧情報とを用いて、各ミラー装置１０４のミラー１０９の駆動電極１１１ａ，１１１ｂに印加する補正前の基準駆動電圧Ｖ₀を決定する。

ここで、最適結合電圧情報とは、制御対象以外のミラー１０９の駆動電極１１１ａ，１１１ｂに基準電圧Ｖｂを印加した状態において、制御対象のミラー１０９の駆動電極１１１ａ，１１１ｂに印加する電圧Ｖを変化させた場合に、制御対象のミラー１０９を介した所望の入出力ポート間の結合状態が最適（光信号の損失が最小）となる電圧Ｖの情報を記憶したものである。また、減衰率制御電圧情報とは、制御対象以外のミラー１０９の駆動電極１１１ａ，１１１ｂに基準電圧Ｖｂを印加した状態において、制御対象のミラー１０９の駆動電極１１１ａ，１１１ｂに印加する電圧Ｖを変化させた場合に、光信号の所望の減衰率が得られる電圧Ｖの情報を記憶したものである。

したがって、制御対象以外のミラー１０９の駆動電極１１１ａ，１１１ｂに印加する電圧が基準電圧Ｖｂである場合には、最適結合電圧情報と減衰率制御電圧情報とを用いて算出した電圧Ｖを制御対象のミラー１０９の駆動電極１１１ａ，１１１ｂに印加することによって、所望の出力ポート１０２に所望の減衰率で入力光を結合させることができる。なお、複数の入出力ポートが存在する場合、最適結合電圧情報と減衰率制御電圧情報とは、入力ポート毎および出力ポート毎に値を持つようにすればよい。また、基準電圧Ｖｂは任意に定めればよく、例えば、０Ｖや、最大駆動電圧の２分の１の値などに定めればよい。なお、基準電圧Ｖｂは、駆動電極毎に異なる電圧値としても良い。

次に、制御部１１３の補正電圧演算部１１６は、制御対象以外のミラー１０９が基準電圧Ｖｂとは異なる値になることによって生じる、制御対象のミラー１０９の回動状態の変動を抑制するように、補正電圧Ｖｃの算出を行う。そして、算出した補正電圧Ｖｃの値を補正前の基準駆動電圧Ｖ₀に加えることによって、最終的な駆動電圧を確定させ、駆動電極１１１ａ，１１１ｂに対して電圧を印加する。

本実施の形態では、駆動電圧の値をメモリ１１４に記憶させ、その値を用いて、制御対象のミラー１０９の回動状態の変動を抑制するようにフィードフォワード制御する機構を設けたため、他のミラー１０９の回動状態によらず、制御対象のミラー１０９の回動状態を高精度に制御することが可能となっている。

ここで、補正電圧の算出にあたっては、効率的な算出方法を用いることが重要である。なぜなら、波長選択スイッチ等においては多数のミラー装置１０４が存在し、それぞれのミラー装置１０４のミラー１０９が個別に多様な回動状態を取りうるため、これら全てのミラー１０９の回動状態の情報を用いて補正電圧を算出しようとすると、メモリ１１４の膨大な容量と計算量が必要になってしまい、ハードウェアの大規模化や消費電力の増大を引き起こしたり、処理時間が増加したりして、多数のミラー１０９の回動状態を同時に制御することが困難になるためである。

以下、図２を参照して、効率的な補正電圧の算出方法を説明する。図２は、本実施の形態のミラー装置１０４のミラーと電極部の平面図である。ここでは、制御対象のミラー装置１０４と制御対象以外のミラー装置１０４とを区別するため、制御対象のミラー装置１０４は、可動電極１０８ａ−２，１０８ｂ−２とミラー１０９−２と駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２とを有するものとする。また、制御対象以外のミラー装置１０４としては、可動電極１０８ａ−１，１０８ｂ−１とミラー１０９−１と駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１とを有するものと、可動電極１０８ａ−３，１０８ｂ−３とミラー１０９−３と駆動電極１１１ａ−３，１１１ｂ−３とを有するものがあるとする。なお、図２においてはミラー１０９が１次元的に配列されているが、ミラー１０９と可動電極１１１ａ，１１１ｂを２次元的に配置するようにしても良い。

本実施の形態の構成例では、制御対象のミラー１０９−２を駆動する駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２に対する補正電圧を、この制御対象の駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２と隣接し、他のミラー１０９−１，１０９−３を駆動する駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３に対する電圧を用いて補正する。

具体的には、図２において、制御対象のミラー１０９−２を駆動する駆動電極１１１ａ−２に印加する電圧は、隣接ミラー１０９−１を駆動する駆動電極１１１ａ−１に印加する電圧と、隣接ミラー１０９−３を駆動する駆動電極１１１ａ−３に印加する電圧を用いて算出する。また、制御対象のミラー１０９−２を駆動する駆動電極１１１ｂ−２に印加する電圧は、隣接ミラー１０９−１を駆動する駆動電極１１１ｂ−１に印加する電圧と、隣接ミラー１０９−３を駆動する駆動電極１１１ｂ−３に印加する電圧を用いて算出する。

電気干渉の大きさは電極間距離の増加に伴い急激に減少することから、補正電圧を算出する際に影響を考慮する駆動電極を、制御対象の駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２と隣接する駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３に限定しても、高い精度で電気干渉を低減することができる。上記の算出方法を用いることによって、補正電圧を算出するために必要な計算量やメモリ１１４の量を大幅に削減することができる。本実施の形態では、ミラー１０９が１次元的に配列され、駆動電極１１１ａが１次元的に配列され、駆動電極１１１ｂも１次元的に配列されていることから、１つの駆動電極１１１ａと隣接する他の駆動電極１１１ａは最大で２つであり、１つの駆動電極１１１ｂと隣接する他の駆動電極１１１ｂも最大で２つなので、計算量とメモリ１１４の量を特に効率的に削減することができる。

次に、隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３に印加する電圧から、制御対象のミラー１０９−２を駆動する駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２に対する補正電圧を算出する方法について説明する。本実施の形態では、隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３に印加する電圧に、補正係数を乗じた値を用いて補正電圧を算出する。また、制御対象の駆動電極１１１ａ−２が複数の駆動電極１１１ａ−１，１１１ａ−３と隣接している場合、それぞれの隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ａ−３に印加する電圧から算出した補正電圧の和を、制御対象の駆動電極１１１ａ−２用の最終的な補正電圧とする。同様に、制御対象の駆動電極１１１ｂ−２が複数の駆動電極１１１ｂ−１，１１１ｂ−３と隣接している場合、それぞれの隣接駆動電極１１１ｂ−１，１１１ｂ−３に印加する電圧から算出した補正電圧の和を、制御対象の駆動電極１１１ｂ−２用の最終的な補正電圧とする。

具体的には、制御対象の駆動電極１１１ａ−２と隣接するｋ番目の隣接駆動電極１１１ａに印加する電圧をＶ［ｋ］、このｋ番目の隣接駆動電極１１１ａの基準電圧をＶｂ［ｋ］、制御対象の駆動電極１１１ａ−２と隣接する隣接駆動電極の数をｎ、ｋ番目の隣接駆動電極１１１ａに対応する補正係数をａ［ｋ］としたとき、制御対象の駆動電極１１１ａ−２の補正電圧Ｖｃは次式により求めることができる。

すなわち、補正電圧演算部１１６は、制御対象の駆動電極１１１ａ−２と隣接する隣接駆動電極１１１ａに印加する電圧Ｖ［ｋ］と基準電圧Ｖｂ［ｋ］との差にこの隣接駆動電極１１１ａに対応する補正係数ａ［ｋ］を乗じた電圧値を隣接駆動電極毎に計算し、隣接駆動電極毎に計算した電圧値の和を、制御対象の駆動電極１１１ａ−２の補正電圧Ｖｃとすればよい。ここで、ｋ番目の隣接駆動電極１１１ａに対応する補正係数ａ［ｋ］は、この隣接駆動電極１１１ａに印加する電圧Ｖ［ｋ］に依存しない係数である。補正係数ａ［ｋ］および電圧Ｖ［ｋ］の情報（駆動電圧値情報）は、メモリ１１４に記憶されている。以上のように、補正電圧Ｖｃを隣接駆動電極１１１ａに印加する電圧Ｖ［ｋ］と基準電圧Ｖｂ［ｋ］との差の線形和として算出することによって、補正電圧Ｖｃを算出するために必要な計算量を大幅に削減することができる。

電圧演算部１１５は、式（１）により求めた補正電圧Ｖｃの値に、駆動電極１１１ａ−２用に求めた補正前の基準駆動電圧Ｖ₀を足した値を、制御対象の駆動電極１１１ａ−２に印加する駆動電圧の値とすればよい。電圧演算部１１５は、この駆動電極１１１ａ−２の駆動電圧の値を駆動電圧値情報としてメモリ１１４に記録する。

以上の説明では、制御対象の駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２のうち一方の駆動電極１１１ａ−２の補正電圧Ｖｃの求め方について説明したが、他方の駆動電極１１１ｂ−２の補正電圧Ｖｃについても同様に式（１）により計算することができる。すなわち、補正電圧演算部１１６は、制御対象の駆動電極１１１ｂ−２と隣接する隣接駆動電極１１１ｂに印加する電圧Ｖ［ｋ］とこの隣接駆動電極１１１ｂの基準電圧Ｖｂ［ｋ］との差に隣接駆動電極１１１ｂに対応する補正係数ａ［ｋ］を乗じた電圧値を隣接駆動電極毎に計算し、隣接駆動電極毎に計算した電圧値の和を、制御対象の駆動電極１１１ｂ−２の補正電圧Ｖｃとすればよい。そして、電圧演算部１１５は、計算した補正電圧Ｖｃの値に、駆動電極１１１ｂ−２用に求めた補正前の基準駆動電圧Ｖ₀を足した値を、制御対象の駆動電極１１１ｂ−２に印加する駆動電圧の値とすればよい。電圧演算部１１５は、この駆動電極１１１ｂ−２の駆動電圧の値を駆動電圧値情報としてメモリ１１４に記録する。

駆動電圧印加部１１７は、電圧演算部１１５が制御対象の駆動電極１１１ａ−２用に計算した値の駆動電圧を発生させて、この駆動電圧を駆動電極１１１ａ−２に印加すると同時に、電圧演算部１１５が制御対象の駆動電極１１１ｂ−２用に計算した値の駆動電圧を発生させて、この駆動電圧を駆動電極１１１ｂ−２に印加する。このような電圧印加により、制御対象のミラー１０９−２は、ｘ軸方向に平行な、ミラー１０９−２の中心を通る軸を回動軸として、駆動電圧に対応した回動状態まで回動する。また、駆動電圧印加部１１７は、他の隣接駆動電極１１１ａ，１１１ｂについても同様に、電圧演算部１１５が隣接駆動電極１１１ａ，１１１ｂ用に決定した値の駆動電圧を発生させて、この駆動電圧を隣接駆動電極１１１ａ，１１１ｂに印加する。

ところで、一般に、静電引力は電圧の２乗に比例することが知られている。これは、静電引力が電荷と電界の積で与えられ、電荷と電界はいずれも電圧に比例する値だからである。一方、発明者らは、制御対象のミラー１０９−２と連結された可動電極１０８ａ−２，１０８ｂ−２が、対向する駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２に印加された電圧により駆動されている状態においては、隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３に印加された電圧により制御対象の可動電極１０８ａ−２，１０８ｂ−２に発生する静電引力は、隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３に印加された電圧に比例することを見出した。

このような比例の理由は、隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３により制御対象の可動電極１０８ａ−２，１０８ｂ−２に誘起される電荷が、制御対象のミラー１０９−２を駆動する駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２により誘起される電荷と比較して大幅に小さく、隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３に印加する電圧によって発生する静電引力が、制御対象のミラー１０９−２を駆動する駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２により誘起される電荷と隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３に印加する電圧によって発生する電界との積として近似的に表すことができるからである。

発明者らはさらに、上記のような比例が複数の隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３に対しても線形に作用することを見出した。式（１）による計算は、ミラー１０９の回動状態を高精度に補正可能な補正電圧を簡易な算出式で求められるようにしたものである。

制御対象の可動電極１０８ａ−２，１０８ｂ−２に生じる静電引力の大きさが隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３に印加された電圧に比例する現象は、隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３と制御対象の可動電極１０８ａ−２，１０８ｂ−２との間の容量結合が、制御対象の駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２と制御対象の可動電極１０８ａ−２，１０８ｂ−２との間の容量結合よりも小さい状況において顕著となる。

図１に示した本実施の形態の構造では、駆動電極１１１ａ，１１１ｂの下方には絶縁層１０６を介してＧＮＤ電極である基板１０５が存在し、駆動電極１１１ａ，１１１ｂの上方にはＧＮＤ電極１１２が近接して配置されている。これらのＧＮＤ電極１０５，１１２は、ミラー１０９や駆動電極１１１ａ，１１１ｂの配置密度を低下させることなく、隣接駆動電極１１１ａ，１１１ｂと制御対象の可動電極１０８ａ，１０８ｂとの間の容量結合を低減する効果があり、簡易に算出可能な補正電圧を用いて電気干渉を抑制するために適した構造となっている。

次に、補正係数ａ［ｋ］の求め方について説明する。制御対象のミラー１０９−２を介して入力ポート１０１と結合した出力ポート１０２における光量Ｌが測定可能な場合、ｋ番目の隣接駆動電極１１１ａに対応する補正係数ａ［ｋ］は、光量をＬ（単位はｄＢ）、ｋ番目の隣接駆動電極１１１ａに印加する電圧をＶ［ｋ］、制御対象の駆動電極１１１ａ−２に印加する補正前の基準駆動電圧をＶ₀としたとき、次式により求めることができる。

式（３）と式（１）を用いることによって、隣接駆動電極１１１ａに印加する電圧による光量変動を相殺することが可能な補正電圧Ｖｃを算出することができる。
また、制御対象のミラー１０９−２の角度θが測定可能な場合には、次式を用いてもよい。

式（４）と式（１）を用いることによって、隣接駆動電極１１１ａに印加する電圧による角度変動を相殺することが可能な補正電圧Ｖｃを算出することができる。
以上の説明では、制御対象の駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２のうち一方の駆動電極１１１ａ−２と隣接する隣接駆動電極１１１ａに対応する補正係数ａ［ｋ］の求め方について説明したが、他方の駆動電極１１１ｂ−２と隣接する隣接駆動電極１１１ｂに対応する補正係数ａ［ｋ］についても同様に計算することができる。すなわち、隣接駆動電極１１１ｂに対応する補正係数ａ［ｋ］は、隣接駆動電極１１１ｂに印加する電圧Ｖ［ｋ］、制御対象の駆動電極１１１ｂ−２に印加する補正前の基準駆動電圧Ｖ₀、制御対象のミラー１０９−２を介して入力ポート１０１と結合した出力ポート１０２における光量Ｌ、制御対象のミラー１０９−２の角度θを用いて、式（３）または式（４）により計算することができる。以上のようにして補正係数ａ［ｋ］を、制御対象の駆動電極毎、隣接駆動電極毎、隣接駆動電極に印加する電圧毎および制御対象の駆動電極に印加する補正前の基準駆動電圧毎にあらかじめ計算し、計算した補正係数ａ［ｋ］の値をメモリ１１４に登録しておけばよい。

式（３）におけるｄＬ／ｄＶ［ｋ］とｄＶ₀／ｄＬの項や、式（４）におけるｄθ／ｄＶ［ｋ］とｄＶ₀／ｄθの項は、隣接駆動電極１１１ａ，１１１ｂの電圧に対する依存性は小さいが、制御対象のミラー１０９−２の回動状態や制御対象の駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２の電圧に依存して変化する値である。このような依存性があるのは、図３（Ａ）に示すように、制御対象の駆動電極１１１ａ−２の電圧Ｖ₀が小さく、可動電極１０８ａ−２の変位が小さい場合には、隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ａ−３が発生する静電引力が可動電極１０８ａ−２を引き下げる方向に作用するのに対し、図３（Ｂ）に示すように、制御対象の駆動電極１１１ａ−２の電圧Ｖ₀が大きく、可動電極１０８ａ−２の変位が大きい場合には、隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ａ−３が発生する静電引力が可動電極１０８ａ−２を引き上げる方向に作用するためである。

そこで、制御対象のミラー１０９−２の回動状態や制御対象の駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２の電圧が様々な場合においても、制御対象のミラー１０９−２の回動状態が隣接するミラー１０９−１，１０９−３の回動状態に依存しないように制御するためには、補正係数ａ［ｋ］を、制御対象のミラー１０９−２の回動状態や制御対象の駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２の電圧の関数となるようにすればよい。

補正係数ａ［ｋ］を制御対象のミラー１０９−２の駆動電圧の関数とする場合、制御対象の駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２に印加する電圧を変えながら、隣接駆動電極１１１ａ−１，１１１ｂ−１，１１１ａ−３，１１１ｂ−３に印加する電圧を変化させ、制御対象のミラー１０９−２が結合する出力ポート１０２の光量Ｌもしくは制御対象のミラー１０９−２の角度θを測定することによって、式（３）もしくは式（４）から制御対象の駆動電極１１１ａ−２，１１１ｂ−２に印加する補正前の基準駆動電圧毎に適切な補正係数ａ［ｋ］を得ることができる。

このように隣接駆動電極に対応する補正係数ａ［ｋ］は、制御対象の駆動電極毎、隣接駆動電極毎、隣接駆動電極に印加する電圧毎および制御対象の駆動電極に印加する補正前の基準駆動電圧毎にメモリ１１４に記憶されている。補正電圧演算部１１６は、制御対象の駆動電極と隣接駆動電極と隣接駆動電極に印加する電圧Ｖ［ｋ］と制御対象の駆動電極に印加する補正前の基準駆動電圧Ｖ₀とに対応する、隣接駆動電極の補正係数ａ［ｋ］の値をメモリ１１４から取得することにより、制御対象の駆動電極の補正電圧Ｖｃを式（１）により算出することができる。

また、制御対象の駆動電極に印加する補正前の基準駆動電圧Ｖ₀と、隣接駆動電極に対応する補正係数ａ［ｋ］との関係を近似式で表現し、この近似式をメモリ１１４に登録するようにしてもよい。この場合、補正電圧演算部１１６は、制御対象の駆動電極とこの制御対象の駆動電極に印加する補正前の基準駆動電圧Ｖ₀と隣接駆動電極とに対応する補正係数ａ［ｋ］の値を近似式により算出すればよい。

本実施の形態の補正方法の有効性を確認するため、実際のミラー装置を用いて測定を行った結果を図４〜図７に示す。図４は、補正を行わない場合について、制御対象のミラーを介して入力ポートと結合している出力ポートの光量Ｌを、隣接駆動電極の電圧を変化させながら測定した結果を示す図である。ここでは、制御対象の駆動電極の電圧が６０Ｖ、８０Ｖ、１２０Ｖの３つの場合について測定を行っている。

図４の測定においては、隣接駆動電極の基準電圧Ｖｂを約１１０Ｖとしており、この基準電圧Ｖｂにおける出力ポートの光量Ｌを０ｄＢとして縦軸の光量を正規化している。本測定結果では、隣接駆動電極の電圧が０〜２００Ｖまで変化すると、出力ポートの光量Ｌは最大で１．５ｄＢ程度変動していることが分かる。隣接駆動電極の電圧の変化に対して出力ポートの光量Ｌは線形に変化しているため、制御対象の駆動電極の電圧毎に線形近似した直線の傾きを求めることによって、式（３）におけるｄＬ／ｄＶ［ｋ］の項を得ることができる。

図５は、制御対象の駆動電極に印加する電圧を微小量変化させたときの、出力ポートの光量変化を測定した結果を示す図である。ここでは、制御対象の駆動電極の電圧の中心値（図５の横軸の０Ｖ）が６０Ｖ、８０Ｖ、１２０Ｖの３つの場合について測定を行っている。制御対象の駆動電極の電圧の変化は１Ｖ以下と小さいため、出力ポートの光量Ｌは、制御対象の駆動電極の電圧の変化に対して線形に変化している。制御対象の駆動電極の電圧毎に線形近似した直線の傾きの逆数を求めることによって、式（３）におけるｄＶ₀／ｄＬの項を得ることができる。

図６は、図４及び図５に示した測定結果から得たｄＬ／ｄＶ［ｋ］とｄＶ₀／ｄＬを用いて、制御対象の駆動電極の電圧毎に式（３）により補正係数ａ［ｋ］を求めた結果を示す図である。なお、本実施の形態では制御対象の駆動電極の電圧が３つの場合についての測定結果を示したが、より高精度な制御を行うためには、さらに多数の電圧条件に対して補正係数ａ［ｋ］を得るようにするとよい。測定した電圧以外の値に対する補正係数ａ［ｋ］を得るためには、使用電圧範囲を複数の区間に分割し、区間ごとに補正係数ａ［ｋ］を切り替えたり、補正係数ａ［ｋ］と制御対象の駆動電極の電圧との関係を近似式で表し、この近似式を用いて、制御対象の駆動電極の電圧から補正係数ａ［ｋ］を算出したりすればよい。

図７は、補正を行った場合について、制御対象のミラーを介して入力ポートと結合している出力ポートの光量Ｌを、隣接駆動電極の電圧を変化させながら測定した結果を示す図である。ここでは、制御対象の駆動電極の補正前の基準駆動電圧が６０Ｖ、８０Ｖ、１２０Ｖの３つの場合について測定を行っている。補正は、図６に示した補正係数と式（１）を用いて行った。補正を行うことによって、制御対象の駆動電極や隣接駆動電極の電圧が変化した場合であっても光量変動が０．２ｄＢ以下に抑制されており、本実施の形態が大きな効果を有することが実証されている。

前述の例では、補正係数ａ［ｋ］を駆動電圧の関数とする方法について説明したが、次に、補正係数ａ［ｋ］をミラー１０９の回動状態の関数とする場合について説明する。
ミラー１０９の回動状態を表す情報としては、具体的には、ミラー１０９の角度や変位量が挙げられる。ミラー装置１０４において、これらの量を検出可能な機構を設け、前述の例と同様にして、検出したミラー１０９の角度または変位量に応じて補正係数ａ［ｋ］を変えることにより、ミラー１０９の回動状態が様々な場合においても、制御対象のミラー１０９の回動状態が隣接するミラー１０９の回動状態に依存しないように制御することができる。

ミラー１０９の角度や変位量を検出する機構としては、レーザー等を利用する機構や、静電容量や渦電流を利用する機構、可動部に圧電素子を組み込んで抵抗変化や発生電圧を検出する機構など、公知の様々な方法に基づく機構を利用することができる。ミラー１０９の回動状態を把握する方法としては、上記の直接的な方法に加え、間接的な方法も有効である。具体的には、波長選択スイッチの場合を例にとると、制御対象のミラー１０９の回動状態は、制御対象のミラー１０９が結合している出力ポート１０２の番号と、この出力ポート１０２に入射する光信号の減衰率から把握することができる。

ミラー１０９の回動状態を間接的に把握する方法を図１０を用いて具体的に説明する。図１０において、各ミラー装置１０４のミラー１０９に入射した光信号は、ミラー１０９の角度に応じた方向に反射され、出力ポート１０２に結合する。ミラー１０９の角度を変えると、結合する出力ポート１０２が変わる。また、ミラー１０９の角度を微小に変えると、結合している出力ポート１０２との結合率が変わるため、光信号の減衰率が変わる。したがって、ミラー１０９が結合している出力ポート１０２の番号と光信号の減衰率とは、ミラー１０９の回動状態を間接的に表すパラメータである。

波長選択スイッチでは、各ミラー１０９が結合している出力ポート１０２の番号や光信号の減衰率の情報が把握されているため、補正係数ａ［ｋ］を、ポート番号と減衰率の関数とすることによって、ミラー１０９の回動状態が様々な場合においても、制御対象のミラー１０９の回動状態が隣接するミラー１０９の回動状態に依存しないように制御することができる。

図８に、出力ポート１０２および光信号の減衰率と補正係数ａ［ｋ］との関係の１例を示す。図８における８０−１，８０−２，８０−ｍはそれぞれ出力ポート１０２−１，１０２−２，１０２−ｍに対応する特性を示している。補正係数ａ［ｋ］を制御対象のミラー１０９の駆動電圧の関数とする場合と同様にして、制御対象のミラー１０９が結合する出力ポート１０２と光信号の減衰率とを変えながら隣接駆動電極に印加する電圧を変化させ、制御対象のミラー１０９が結合する出力ポート１０２の光量Ｌもしくは制御対象のミラー１０９の角度θを測定することによって、式（３）もしくは式（４）から制御対象のミラー１０９の回動状態毎に適切な補正係数ａ［ｋ］を得ることができる。

このように隣接駆動電極に対応する補正係数ａ［ｋ］は、制御対象の駆動電極毎、隣接駆動電極毎、隣接駆動電極に印加する電圧毎、制御対象のミラーが結合する出力ポート毎および制御対象のミラーが結合する出力ポートに入射する光信号の減衰率毎にメモリ１１４に記憶されている。補正電圧演算部１１６は、制御対象の駆動電極と隣接駆動電極と隣接駆動電極に印加する電圧Ｖ［ｋ］と制御対象のミラーが結合する出力ポートとこの出力ポートに入射する光信号の減衰率とに対応する、隣接駆動電極に対応する補正係数ａ［ｋ］の値をメモリ１１４から取得することにより、制御対象の駆動電極の補正電圧Ｖｃを式（１）により算出することができる。

なお、様々な光信号の減衰率の値に対して適切な補正係数ａ［ｋ］を得るためには、使用する減衰率の範囲を複数の区間に分割し、区間ごとに補正係数ａ［ｋ］を切り替えたり、補正係数ａ［ｋ］と光信号の減衰率との関係を近似式で表し、この近似式を用いて、制御対象のミラーが結合する出力ポートに入射する光信号の減衰率から補正係数ａ［ｋ］を算出したりすればよい。

ところで、ミラー１０９を広い温度範囲に渡って使用する場合、ミラー１０９を構成する部材の熱膨張係数差などによって、ミラー１０９の形状が微小に変形する場合がある。ミラー１０９が変形すると、隣接駆動電極から受ける干渉の大きさが微小量変化するため、広い温度範囲に渡ってミラー１０９を使用する場合には、使用温度条件に応じて補正係数ａ［ｋ］の値を変えることが望ましい。

使用温度条件に応じて補正係数ａ［ｋ］の値を変えるためには、ミラー１０９の周辺の温度を検出する温度検出部を設け、補正係数ａ［ｋ］を温度の関数とすればよい。図９に、ミラー１０９の周辺温度と補正係数ａ［ｋ］との関係の１例を示す。制御対象のミラー１０９の周辺温度を変えながら隣接駆動電極に印加する電圧を変化させ、制御対象のミラー１０９が結合する出力ポート１０２の光量Ｌもしくは制御対象のミラー１０９の角度θを測定することによって、式（３）もしくは式（４）から制御対象のミラー１０９の周辺温度毎に適切な補正係数ａ［ｋ］を得ることができる。

この場合、隣接駆動電極に対応する補正係数ａ［ｋ］は、制御対象の駆動電極毎、隣接駆動電極毎、隣接駆動電極に印加する電圧毎、制御対象のミラーの周辺温度毎にメモリ１１４に記憶されている。補正電圧演算部１１６は、制御対象の駆動電極と隣接駆動電極と隣接駆動電極に印加する電圧Ｖ［ｋ］と温度検出部が検出したミラーの周辺温度とに対応する、隣接駆動電極に対応する補正係数ａ［ｋ］の値をメモリ１１４から取得することにより、制御対象の駆動電極の補正電圧Ｖｃを式（１）により算出することができる。

様々な温度に対して適切な補正係数ａ［ｋ］を得るためには、使用する温度範囲を複数の区間に分割し、区間ごとに補正係数ａ［ｋ］を切り替えたり、補正係数ａ［ｋ］と温度との関係を近似式で表し、この近似式を用いて、ミラーの周辺温度から補正係数ａ［ｋ］を算出したりすればよい。

なお、波長選択スイッチの初期状態においては、予め初期状態用に設定されている基準駆動電圧情報に基づいて各ミラー装置１０４の駆動電極１１１ａ，１１１ｂに初期状態用の基準駆動電圧を印加すればよい。そして、制御対象のミラー１０９を駆動する駆動電極１１１ａ，１１１ｂについては、上記のとおり駆動電圧の補正を行えばよい。

本発明は、波長選択スイッチなどに適用することができる。

１０１…入力ポート、１０２…出力ポート、１０３…分散空間光学系、１０４…ミラー１０９装置、１０５…基板、１０６…絶縁層、１０７ａ，１０７ｂ…支持部、１０８ａ，１０８ｂ…可動電極、１０９…ミラー、１１０ａ，１１０ｂ…トーションばね、１１１ａ，１１１ｂ…駆動電極、１１２…ＧＮＤ電極、１１３…制御部、１１４…メモリ、１１５…電圧演算部、１１６…補正電圧演算部、１１７…駆動電圧印加部。

Claims (13)

1. 回動可能に支持された複数のミラーと、
   前記ミラーから離間してミラー毎に配置され静電引力により前記ミラーを回動させる駆動電極と、
   前記駆動電極に電圧を印加する駆動電圧印加手段と、
   前記ミラーの回動状態を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   補正対象のミラーを駆動する駆動電極以外の駆動電極に印加する駆動電圧を所定の基準電圧とした場合に前記補正対象のミラーが所望の回動状態となる基準駆動電圧情報を予め記憶するメモリと、
   前記補正対象のミラーが所望の回動状態となる基準駆動電圧値を前記基準駆動電圧情報に基づいて決定し、この基準駆動電圧値と補正電圧値から前記補正対象のミラーの駆動電圧値を算出する電圧演算手段とを備え、
   前記電圧演算手段は、前記補正対象のミラーを駆動する駆動電極と隣接し、他のミラーを駆動する隣接駆動電極に印加される駆動電圧値から、前記補正対象のミラーの所望の回動状態の変動を抑制する前記補正電圧値を算出する補正電圧演算手段を備えることを特徴とするミラー装置。
2. 請求項１に記載のミラー装置において、
   前記メモリは、補正対象のミラーを駆動する駆動電極毎および隣接駆動電極毎に補正係数を予め記憶し、
   前記補正電圧演算手段は、前記補正対象のミラーを駆動する駆動電極および前記隣接駆動電極に対応する補正係数を前記メモリから読み出し、前記隣接駆動電極に印加される電圧と前記基準電圧との差に前記メモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて前記補正電圧値を算出することを特徴とするミラー装置。
3. 請求項２に記載のミラー装置において、
   前記メモリは、前記補正対象のミラーの回動状態毎に前記補正係数を予め記憶し、
   前記補正電圧演算手段は、前記補正対象のミラーの回動状態に対応する補正係数を前記メモリから読み出し、前記隣接駆動電極に印加される電圧と前記基準電圧との差に前記メモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて前記補正電圧値を算出することを特徴とするミラー装置。
4. 請求項２または３に記載のミラー装置において、
   前記補正係数は、前記補正対象のミラーの駆動電極に印加される駆動電圧と前記補正対象のミラーの回動状態に基づいて予め決定され、前記メモリに記憶されることを特徴とするミラー装置。
5. 請求項４に記載のミラー装置において、
   前記補正係数は、前記補正対象のミラーの回動角の、前記隣接駆動電極に印加される電圧に対する変動感度と、前記補正対象のミラーの回転角の、前記補正対象のミラーを駆動する駆動電極に印加される基準駆動電圧に対する変動感度の逆数との積に−１を乗じた値であることを特徴とするミラー装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のミラー装置において、
   前記補正電圧演算手段は、前記隣接駆動電極毎に前記補正電圧値を算出し、この算出した電圧値の和を、前記補正対象のミラーの駆動電圧値の算出に用いる補正電圧値とすることを特徴とするミラー装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のミラー装置において、
   さらに、前記補正対象のミラーの周辺温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記補正電圧演算手段は、前記隣接駆動電極に印加される駆動電圧値と前記温度検出手段で検出された温度とを用いて前記補正電圧値を算出することを特徴とするミラー装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のミラー装置において、
   さらに、前記駆動電極が配置された基板を備え、
   この基板に、絶縁層を挟んで前記駆動電極と対向し、電気的に接地された第１のＧＮＤ電極を備え、
   この第１のＧＮＤ電極と反対の側に前記駆動電極と対向するように配置され、電気的に接地された第２のＧＮＤ電極を備えることを特徴とするミラー装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のミラー装置において、
   さらに、前記ミラー毎に設けられ、一端が固定されて他端が前記ミラーの第１の辺に第１のトーションばねを介して接続された第１の可動電極と、
   前記ミラー毎に設けられ、一端が固定されて他端が前記第１の辺と対向する前記ミラーの第２の辺に第２のトーションばねを介して接続された第２の可動電極とを備え、
   前記駆動電極は、前記ミラー毎に設けられ、前記第１の可動電極と所定距離離間して対向配置された第１の駆動電極と、前記ミラー毎に設けられ、前記第２の可動電極と所定距離離間して対向配置された第２の駆動電極とからなり、
   前記第１の可動電極と前記第１のトーションばねと前記ミラーと前記第２のトーションばねと前記第２の可動電極とが整列する方向と垂直な方向に沿って前記複数のミラーが配置されることを特徴とするミラー装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載のミラー装置と、
    少なくとも１つの入力ポートと、
    少なくとも１つの出力ポートと、
    前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系とを備え、
    前記複数のミラーは、前記分散空間光学系の集光点上に配置され、
    前記メモリは、前記基準駆動電圧情報として、所望の入出力ポート間の光信号の損失が最小となるミラーの回動状態を実現する最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する減衰率制御電圧情報とを記憶し、
    前記電圧演算手段は、前記最適結合電圧情報と前記減衰率制御電圧情報に基づいて所望の入出力ポートおよび所望の減衰率に対応する前記基準駆動電圧値を決定し、
    前記ミラーの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力し、かつ前記ミラーの回動を制御することで光信号の減衰率を調整することを特徴とする波長選択スイッチ。
11. 請求項１０に記載の波長選択スイッチにおいて、
    前記補正係数は、前記補正対象のミラーが結合する出力ポートの光量の、前記隣接駆動電極に印加される電圧に対する変動感度と、前記補正対象のミラーが結合する出力ポートの光量の、前記補正対象のミラーを駆動する駆動電極に印加される基準駆動電圧に対する変動感度の逆数との積に−１を乗じた値であることを特徴とする波長選択スイッチ。
12. 請求項１０または１１に記載の波長選択スイッチにおいて、
    前記メモリは、前記補正対象のミラーが結合する出力ポート毎に補正係数を予め記憶し、
    前記補正電圧演算手段は、前記補正対象のミラーが結合する出力ポートに対応する補正係数を前記メモリから読み出し、前記隣接駆動電極に印加される電圧と前記基準電圧との差に前記メモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて前記補正電圧値を算出することを特徴とする波長選択スイッチ。
13. 請求項１０または１１に記載の波長選択スイッチにおいて、
    前記メモリは、前記光信号の減衰率毎に補正係数を予め記憶し、
    前記補正電圧演算手段は、前記光信号の所望の減衰率に対応する補正係数を前記メモリから読み出し、前記隣接駆動電極に印加される電圧と前記基準電圧との差に前記メモリから読み出した補正係数を乗じた値を用いて前記補正電圧値を算出することを特徴とする波長選択スイッチ。

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