JP4344145B2 - 光信号交換装置および光信号交換装置の制御方法 - Google Patents
光信号交換装置および光信号交換装置の制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＥＭＳミラーアレイを備えた光スイッチの試験装置に関し、特に偏向制御量を効率的かつ高精度に求めることができる光スイッチ試験装置と光スイッチ試験方法に関する。また、この光スイッチを備えて光出力を安定化できる光信号交換装置と光信号交換装置の制御方法に関する。このような光スイッチを用いて、ＷＤＭ信号を用いた光クロスコネクトシステムにおける光路切り換えを行うことができる。
【０００２】
【従来の技術】
近時、インターネットの急速な普及とともに、トラフィックが飛躍的に増加している。トラフィックの増加に対応し大容量光通信網を構築するための方式として波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式がある。このＷＤＭ方式による基幹光ネットワークとして光クロスコネクト（ＯＸＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｒｏｓｓ−Ｃｏｎｎｅｃｔ）システムがある。この光クロスコネクトシステムは、光ファイバからなる光伝送路上に複数の光信号交換装置が相互に接続された構成である。
【０００３】
光信号交換装置には、光ファイバを通じて波長多重された光信号（ＷＤＭ信号）が入力され、同一の光伝送路の光信号については波長多重して伝送する。この光信号交換装置は、内部に光スイッチが設けられており、この光スイッチにより波長単位で光信号の光路を他の光路に切り換えて、他の光伝送路に出力することができる。
【０００４】
このように、光信号交換装置を用いた光クロスコネクトシステムによれば、ある光伝送路を構成している光ファイバに障害が発生した場合、即時に内部の光スイッチにより光路を切り換えて予備の光伝送路等、他の光伝送路を構成する光ファイバや別ルートの光ファイバに光信号を迂回させることができる。したがって、光伝送路の障害が発生しても高速に復旧させることができ、また、波長単位での光路の切り換え（編集）が行えるようになる。
【０００５】
図１３は、光スイッチを示す斜視図である。図示の光スイッチは、３次元型ＭＥＭＳの光スイッチ１００であり、バルクマイクロマシン（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を応用して作製した２つのＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２と、これら２つのＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２に対して光を入出射するための２つのコリメータアレイ１０３，１０４を備えている。バルクマイクロマシン技術により形成されたＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２は、材料基板自体をエッチングすることにより支持体やミラー形成部を所望の形状に成形し、必要に応じてミラー面や電極を薄膜形成してなる。このＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２を用いることにより、空間的に光路を切り換える光スイッチを構成できる。
【０００６】
ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２は、それぞれマトリクス状に複数のティルトミラー１０５，１０６を備えている。各ティルトミラー１０５，１０６は独立して２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に角度変更でき、入射する光Ａの出射角度を変更することにより、光Ａの光路を任意の角度に切り換えることができるようになっている。コリメータアレイ１０３，１０４は、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の複数のティルトミラー１０５，１０６に対応した数の入出力ポートがマトリクス状に形成されてなる。
【０００７】
このような３次元型ＭＥＭＳ光スイッチに関する技術は、例えば、下記の非特許文献１に開示されている。また、各ミラーの角度を２軸方向（Ｘ軸およびＹ軸）に角度変更可能な櫛歯型電極を有するＭＥＭＳミラーに関する技術は、例えば、下記の特許文献１に開示されている。
【０００８】
このようなＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２を用いた光スイッチは、小型化、波長無依存性および偏波無依存性などの点で他のスイッチに比べて優位性があり注目されている。そして、上記のような３次元型ＭＥＭＳの光スイッチ１００を用いた光信号交換装置は、光損失の低減化、大容量化、および多チャンネル化が実現できる。
【０００９】
上記の光スイッチ１００は、コリメータアレイ１０３，１０４にそれぞれ複数のポート（１０３−１〜１０３−Ｎ，１０４−１〜１０４−Ｎ）の光ファイバ（不図示）の端部が配置される。図示の例では、入力側のコリメータアレイ１０３と出力側のコリメータアレイ１０４は、いずれも光の入力方向が図の前方を向き、光の出力方向が後方を向くように並列配置されている。
【００１０】
これらのコリメータアレイ１０３，１０４は、それぞれ縦横方向にマトリクス状に複数のポート（１０３−１〜１０３−Ｎ，１０４−１〜１０４−Ｎ）を有する。各ポートにはそれぞれ光信号を入出力するために不図示の光ファイバの端部が固定配置される。コリメータアレイ１０３，１０４の各ポートは、後方の面が光ファイバから光を出射する端面加工が施されている。
【００１１】
コリメータアレイ１０３，１０４の奥方には、コリメータアレイ１０３，１０４の配置間隔に対応してＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２が配置されている。ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２は、コリメータアレイ１０３，１０４との間の光路Ａの方向に対しそれぞれ４５°ずつ傾斜するよう配置されている。また、コリメータアレイ１０３とコリメータアレイ１０４は、互いに直交する９０°の角度で配置されている。これにより、図示のように、入力側のコリメータアレイ１０３の各ポートに入力された光は光路Ａとして出射され、入力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０１により出力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０２に向けて反射される。ＭＥＭＳミラーアレイ１０２は、コリメータアレイ１０４に向けて反射させ、コリメータアレイ１０４の各ポートから出力することができる。
【００１２】
ＭＥＭＳミラーアレイ１０１のティルトミラー１０５を入力ミラーとし、ＭＥＭＳミラーアレイ１０２のティルトミラー１０６を出力ミラーとして説明する。これら入力ミラー１０５，出力ミラー１０６は、それぞれ前述した櫛歯型電極を有する偏向手段（不図示）を備えている。この偏向手段に対して角度変更に対応する偏向制御量（駆動電圧）を供給することにより、駆動電圧の値に対応して入力ミラー１０５，出力ミラー１０６の角度を連続的に可変させる。
【００１３】
スルーパス時には、コリメータアレイ１０３のポート３（１０３−３）から出力された光Ａは、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５−３で反射された後、ＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６−３で反射され、コリメータアレイ１０４のポート３（１０４−３）に入射される。このとき、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の入力ミラー１０５−３，出力ミラー１０６−３の面は、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の本体の面に対し平行な状態にある。この状態では、入力ミラー１０５−３，出力ミラー１０６−３に対する角度変更の制御を行わない。
【００１４】
クロスパス時には、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５−３と、ＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６−３に対し角度変更の制御を行うことにより、コリメータアレイ１０３のポート３（１０３−３）の光Ａに入射された光の反射方向を変更させ（偏向と称す）、コリメータアレイ１０４の任意のポート（１０４−１〜１０４−Ｎのいずれか）に入射させる。このようにして、光スイッチ１００は、複数のポートから入力された光を任意のポートに切り換えて出力することができる。後述する光信号交換装置は、このポート切り換えにより、光伝送路上の複数系統の光信号を異なる系統に切り換える（交換と称す）ものである。
【００１５】
ところで、上記の光スイッチ１００は、スルーパスおよびクロスパスのいずれにおいても、出力側のコリメータアレイ１０４に接続された出力側の光ファイバに対して光路（光Ａの光軸）がずれて入射することがある。この光路のずれは、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２が有する構造特性、および角度変更時の制御量に対して実際に動いたミラーの角度ずれや、組み立て時の部材配置のずれ等を要因として生じる。そして、この光路のずれは、光スイッチ１００を備えた光信号交換装置の光損失を大きくする要因となる。このような光スイッチにおける光信号の光損失を低減化させる制御技術は、例えば、下記の特許文献２や、特許文献３に開示されている。
【００１６】
図１４は、従来技術による光スイッチの偏向制御量を得る試験手順を示すフローチャートである。この試験は、光スイッチ１００の組み立て時の部材配置のずれが発生していないと仮定して行う。なお、以下の説明では、便宜上、コリメータアレイ１０３側が光の入力側、コリメータアレイ１０４が光の出力側とし、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１のティルトミラー１０５を入力ミラーとし、ＭＥＭＳミラーアレイ１０２のティルトミラー１０６を出力ミラーとして説明する。
【００１７】
まず、入出力ポートの設定では、コリメータアレイ１０３のある入力ポートと、コリメータアレイ１０４の出力ポートを設定する（ステップＳ１０１）。次に、コリメータアレイ１０３側で設定された入力ポートから光を入力させたときに、コリメータアレイ１０４側で設定された出力ポートから光を出力させるための偏向角を算出する（ステップＳ１０２）。この偏向角は、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の入力ミラー１０５および出力ミラー１０６の角度変更に必要な理論値に基づき算出される。
【００１８】
次に、算出された偏向角を用いてＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５と、ＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６の各偏向手段（不図示）に対して角度変更の制御を行う。具体的には、偏向手段を駆動し（ステップＳ１０３）、入力ミラー１０５、および出力ミラー１０６の２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）の角度を連続的に変化させる。同時に、コリメータアレイ１０４の出力ポートから出力された光Ａの受光レベルを光検出器（不図示）により検出し（ステップＳ１０４）、光損失の最適点を求める（ステップＳ１０５）。
【００１９】
最適点が求められるまでの間は（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、フィードバック制御により、ステップＳ１０３による偏向手段の駆動と、ステップＳ１０４による受光レベルの検出が継続される。最適点が求められると（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、この最適点に対応した角度位置を偏向制御量として得る。最適点は、上記設定した入出力ポート間の光損失が最小、すなわち受光レベルが最も高く検出されたときの角度位置である。
【００２０】
以上の処理により、ステップＳ１０１で設定されたある１つの入出力ポート、すなわち、コリメータアレイ１０３のある入力ポートと、コリメータアレイ１０４の出力ポートにおける偏向制御量が得られる。そして、上記の処理を新たな入出力ポートの組み合わせを設定して行う（ステップＳ１０６：Ｎｏ）。マトリクス状のコリメータアレイ１０３，１０４の全ポートに対する最適点が求められると（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、上記のスルーパスおよびクロスパスによる全ての入出力ポートの組み合わせの偏向制御量を得ることができる。
【００２１】
【特許文献１】
特開２００２−３２８３１６号公報
【特許文献２】
特表平９−５０８２１８号公報
【特許文献３】
特開２００２−２３６２６４号公報
【非特許文献１】
「高速切替３次元型ＭＥＭＳ光スイッチ」、２００２年電子情報通信学会通信ソサエティ大会、ｐ．４４７
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、光スイッチ１００の組み立て時の部材配置のずれが発生したときには、出力の受光レベルが最大となる偏向制御量が前述した理論値から偏位することになる。これにより、受光レベルが最大となる偏向制御量を得るまでの処理、すなわち、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０５におけるフィードバック制御回数が増加し、試験時間が増大するという問題があった。
【００２３】
また、上記の試験処理では、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の理論値を用いて偏向制御量を算出している。このため、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の入力ミラー１０５，出力ミラー１０６毎に固有のばらつきが大きいと、偏向制御量の算出値のずれも大きくなり、試験時間が増大するという問題を生じた。
【００２４】
光スイッチが入力ポート数Ｎ，出力ポート数Ｎであるとき、スルーパスおよびクロスパスによる切り換え可能な組み合わせは、Ｎ2 通りとなる。図１３に示した光スイッチ１００では、組み立て時に部材配置のずれが発生するため、入力ポートの番号をｉとし、出力ポートの番号ｊとすると、ｉ＝ｊであるスルーパスの試験であっても、偏向制御の実行が必要なことを意味している。加えて、この組み立て時に生じる部材配置のずれは、ｉ≠ｊとなるクロスパスの試験においても、偏向制御の実行が必要となる。したがって、従来の試験処理によれば、ある１つのパスを試験する時間が５（分）程度かかるため、Ｎ×Ｎの光スイッチの偏向制御量を試験するためには、全体として５×Ｎ2 （分）の試験時間が必要となった。
【００２５】
ところで、前述した光スイッチの試験処理は、光スイッチ試験装置を用いて行われる。光スイッチ試験装置は、光スイッチの各入力ポートに光信号を出射する光源と、光スイッチの各出力ポートから得た光信号の受光レベルを検出する光検出器と、上記試験処理を実行する制御回路によって構成されている。制御回路は、上記の試験処理により得た偏向制御量をメモリに記憶するようになっている。したがって、光スイッチを試験した結果得られた偏向制御量は、各光スイッチ毎に固有な制御用のパラメータとしてメモリに格納される。
【００２６】
光スイッチが組み込まれる光信号交換装置は、このメモリに格納されたパラメータを読み出して実際の光信号交換動作を運用するようになっている。例えば、光信号交換装置は、切り換え指示を受けると、メモリから設定されている入出力ポートに対応した偏向制御量を読み出して偏向手段を駆動する。
【００２７】
図１５は、偏向制御量を格納するメモリ内容を示す図表である。メモリ１１０に格納されるパラメータの内容を一覧化した。入力ポートと出力ポートの組み合わせは、前述したように、Ｎ2 通り必要となる。また、１つのパスについてＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の入力ミラー１０５，出力ミラー１０６それぞれについてＸ軸，Ｙ軸の偏向制御量が必要であるため４個となる。したがって、入力ポート数Ｎ，出力ポート数Ｎの光スイッチの場合、４Ｎ2 個の偏向制御量を格納する必要が生じる。これにより従来技術では、メモリ１１０に４Ｎ2 個分の偏向制御量を格納するため、メモリ容量が増大した。特に、入出力ポート数の増大など、今後、光スイッチの規模が大きくなった場合には、必要なメモリ容量はポート数の２乗で増加するため、メモリが指数的に大容量化することとなる。
【００２８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、光スイッチの試験を効率的に行え試験時間を短縮できるとともに、光スイッチの試験結果のデータ量を削減して格納するメモリ容量を取らない光スイッチ試験装置と、光スイッチ試験方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、光伝送路の光信号を切り換えたときに光損失を低減させ常時安定した光交換が行える光信号交換装置と、光信号交換装置の制御方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の光信号交換装置は、以下のことを特徴とする。光スイッチ試験装置による試験結果が格納されたメモリと光スイッチが光信号交換装置に装着される。光伝送路の光信号の切り換えを行う運用時、光検出器は、光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する。偏向制御量演算手段は、第２のミラーアレイによって構成される前記各出力ポートに対するスルーパスごとの光学オフセットと、前記第１のミラーアレイによって構成される各入力ポートおよび前記各出力ポートごとの構造パラメータのデフォルト値とにより偏向制御量を演算し、第１および第２の偏向手段に供給する。制御手段は、偏向制御量演算手段により演算された偏向制御量と、光検出器により検出された受光レベルに基づき、偏向制御量を変えながら光検出器が検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行し、前記構造パラメータは、前記第１の偏向手段における前記偏向制御量に対する前記偏向角の比率を示すパラメータである。
【００３２】
この発明によれば、光信号の切り換えを行う運用時に、切り換え後の各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを最大にし光損失を最小にすることができるため、常時安定した光交換動作が行える。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、本発明にかかる光スイッチ試験装置について説明する。この光スイッチ試験装置は、光スイッチの光学的特性の試験を行う。図１は、本発明の光スイッチ試験装置の構成を示すブロック図である。図示のように、光スイッチ１００は、光スイッチ試験装置１に組み込んで試験するようになっている。この光スイッチ試験装置１は、光源２と、光検出器３と、制御部４と、メモリ５と、駆動部６とを備えて構成されている。
【００３４】
光源２から出力される試験用の光信号は、光ファイバ１０を介して光スイッチ１００に出力される。光スイッチ１００は、前述した光信号の切り換えを行い光ファイバ１１を介して光検出器３に出力する。光スイッチ１００は、ポート数Ｎを有しており、光源２の光信号の出力ポート数、および光検出器３の入力ポート数は、同様に個数Ｎを有している。対応して光ファイバ１０，１１についても本数Ｎを有している。
【００３５】
具体的には、本数Ｎの光ファイバ１０は、それぞれ一端が光源２に接続され、他端が光スイッチ１００の入力側のコリメータアレイ１０３の各ポート１０３−１〜１０３−Ｎに接続される。光ファイバ１１は、それぞれ一端が光スイッチ１００の出力側のコリメータアレイ１０４の各ポート１０４−１〜１０４−Ｎに接続され、他端が光検出器３に接続される。これにより、光スイッチ１００の全ポートに対して光源２から光信号を入力でき、光スイッチ１００の全ポートから出力される光信号を光検出器３により検出できるようになる。
【００３６】
光検出器３は、例えば、光信号のレベルに応じた電気信号（フォトカレント；電流信号）を検出するフォトダイオードおよび、検出されたフォトカレントを電圧信号に変換して出力する電流／電圧変換器等により構成される。この光検出器３が検出した値（検出信号）は、制御部４に出力される。
【００３７】
制御部４は、光スイッチ１００に対する試験時に光スイッチ試験装置１全体の動作を制御する。この制御部４は、制御手段４ａと、オフセット演算手段４ｂと、構造パラメータ演算手段４ｃと、偏向制御量演算手段４ｄとを有している。制御手段４ａは、光スイッチ１００の試験時に、光検出器３から入力される検出信号に基づき、オフセット演算手段４ｂと、構造パラメータ演算手段４ｃと、偏向制御量演算手段４ｄとを用いた演算を実行制御する。この演算実行時に得られた偏向制御量を駆動部６に出力するとともに、演算実行により得られた最終的な試験結果（偏向制御量）をメモリ５に格納する。
【００３８】
メモリ５には、光スイッチ１００の全ポートに関する入力ポートと、出力ポートの組み合わせが一覧化されている。この入出力ポートの全組み合わせ一つ一つに対応して、制御部５の演算処理により得られた偏向制御量が格納されるようになっている。
【００３９】
制御部４を構成する上記各手段は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙｓ）等のＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成することができる。
【００４０】
駆動部６は、制御部４から出力されたデジタルの偏向制御量をアナログ量に変換して、光スイッチ１００を駆動する。具体的には、光スイッチ１００が有するＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５、およびＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６に対して変更する角度に対応した駆動電圧（Ｖ）を出力する。
【００４１】
次に、この発明の光スイッチ試験装置１による光スイッチ１００の試験内容について説明する。光スイッチ１００の試験は大きく分けて３つの算出処理からなる。この３つとは、［１］光学オフセット、［２］クロスパスの偏向制御量、［３］構造パラメータ、の各算出処理である。以下にそれぞれの算出処理内容を説明する。図２は、光スイッチ試験装置によるスイッチの試験手順を示すフローチャートである。以下、図２に示した内容に沿って試験手順を説明していく。
【００４２】
［１］光学オフセットの算出処理
光スイッチ１００の試験開始時は、図１に示したメモリ５のデータは全て０で初期化されている。そして、図２において入力ポート番号ｉ，出力ポート番号ｊとし、ｉ＝ｊとなるスルーパスの切り換え指示を行う（ステップＳ１）。これにより制御手段４ａは、メモリ５にアクセスし、切り換え指示に対応するポート情報を得て駆動部６に出力する。
【００４３】
図３は、メモリに格納されるデータ内容を示す図表である。メモリ５の領域は、図示のように、光学オフセット格納領域５ａと、入力ミラー構造パラメータ格納領域５ｂと、出力ミラー構造パラメータ格納領域５ｃとからなる。光学オフセット格納領域５ａには、入力ポート番号ｉ（１〜Ｎ）と、出力ポート番号ｊ（１〜Ｎ）が一致する（ｉ＝ｊ）スルーパスにおける光学オフセット（θoff ）が格納される。入力ミラー構造パラメータ格納領域５ｂには、入力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５の入力ポート番号１〜Ｎの入力ミラー構造パラメータ（Ａ）が格納される。出力ミラー構造パラメータ格納領域５ｃには、出力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６の出力ポート番号１〜Ｎの出力ミラー構造パラメータ（Ａ）が格納される。
【００４４】
ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２は、原理上、スルーパス時には、駆動部６に出力する偏向制御量（駆動電圧）が０のとき、光スイッチ１００における光損失が最小となる。しかし、前述したように、光スイッチ１００の組み立て時のずれに伴い、実際には光損失は最小とはならない。
【００４５】
このため、次に、駆動部６を介して光スイッチ１００を構成しているＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２において該当する入力ポート番号ｉに該当する入力ミラー１０５と、出力ポート番号ｊに該当する出力ミラー１０６にそれぞれ設けられた偏向手段（不図示）を駆動し、これら入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を調整する（ステップＳ２）。
【００４６】
図４は、角度変更時における光損失の変化状態を示す図表である。入力ミラー１０５，出力ミラー１０６の角度の調整は、前述したように偏向手段に対し、偏向制御量である駆動電圧を変更させて行う。入力ミラー１０５，出力ミラー１０６の偏向手段に対する駆動電圧を連続的に変化させることにより、光検出器３が検出する光信号の受光レベルが変化することが示されている。図示のように、受光レベルが最も高いピークＰが光損失が最小となる最適点である。また、駆動電圧は、電圧値αずつ変化させるようにしているが、この電圧値αは任意に設定することができる。
【００４７】
このときの光信号の受光レベルを光検出器３で検出し（ステップＳ３）、受光レベルが最も高くなる最適点が求められたか判断する（ステップＳ４）。最適点の判断は、ステップＳ２に復帰するフィードバック制御（ステップＳ４：Ｎｏ〜ステップＳ２〜ステップＳ３）を複数回実行して行う。１回のフィードバック制御では、偏向手段に対する駆動電圧をαだけ変化させたときに得られた受光レベルを検出し、前回の受光レベルより高くなったかを判断している。
【００４８】
このフィードバック制御には、制限回数Ｍを定めておく（ステップＳ５）。したがって、フィードバック制御は、制限回数Ｍに達するまでの期間（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、所定回数行われる。フィードバック制御の回数が制限回数Ｍ以上となった場合は（ステップＳ５：Ｎｏ）、切り換え対象となっている入力ミラー１０５，出力ミラー１０６が正常に角度変更されていない、もしくは、該当するポート番号ｉ，ｊの光ファイバに異常が発生していることが考えられる。
【００４９】
この場合、ステップＳ１に復帰し、該当するポート番号ｉ，ｊにおける最適点を求めることができない状態であると判断して、次に試験する組み合わせのポートに対する切り換え指示を行う。なお、このとき、光スイッチ試験装置１は、メモリ５の該当する格納エリアに「試験不能」や「使用不能」を示す所定の値を書き込んだり、試験不能のポートをリストで一覧化してもよい。
【００５０】
そして、最適点が求められると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、フィードバック制御により変更させた偏向制御量がオフセット演算手段４ｂでオフセット角度に変換され（ステップＳ６）、メモリ５における切り換え指示の対象となった入出力ポートの光学オフセット格納領域５ａに蓄積される。オフセット演算手段４ｂによる光学オフセットの算出は、下記の式（１）に基づき、上記最適点が求められたときにおける偏向手段の偏向角θを光学オフセットとする。
【００５１】
θ＝ＡＶ2 …（１）
ここで、θ：偏向手段の偏向角，Ａ：偏向手段の構造パラメータ，Ｖ：駆動部が出力する偏向制御量（駆動電圧）である。
【００５２】
上記の式（１）の関係に基づいて光学オフセットが算出される。この光学オフセットを算出する段階においては、構造パラメータＡとしては代表的な値を用いる。但し、後述するように、後に構造パラメータＡを正確に算出し、データを更新する処理が加えられる。
【００５３】
そして、スルーパスに関する全ての入力ポートの組み合わせに対する光学オフセットの演算が終わったか判断する（ステップＳ７）。全てのスルーパスに関する光学オフセットの演算が終わっていないときには（ステップＳ７：Ｎｏ）、ステップＳ１に復帰する。そして、スルーパスに該当する各出力ポートを全ポート測定し終えると（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ポート番号ｉ，ｊの全ての組み合わせに関する光学オフセットの算出を終了する。
【００５４】
［２］クロスパスの偏向制御量算出処理
入力ポート番号ｉ，出力ポート番号ｊとしてｉ＝ｊとなる全スルーパスに関する光学オフセットの算出終了後、クロスパスの偏向制御量の算出を行う。クロスパスでは、切り換え指示がｉ≠ｊとなるクロスパスの切り換え指示を行う（ステップＳ８）。これにより制御手段４ａは、メモリ５にアクセスし、切り換え指示に対応するポート情報を得て駆動部６に出力する。
【００５５】
図５は、クロスパスの光路を説明する図である。便宜上、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２に設けられる入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の個数を少なく記載してある。また、これら入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の各ミラーを行列［行番号：列番号］を加えて記載してある。このクロスパスは、入力ポート番号ｉ＝４，出力ポート番号ｊ＝６とした例である。クロスパスにおける光路Ａは、図示のように、入力ミラー１０５および出力ミラー１０６の角度を変更させる。
【００５６】
この際、切り換え指示の対象となる入力ミラー１０５−４と、出力ミラー１０６−６の偏向角をそれぞれ光学オフセットを参照して決定する（ステップＳ９）。偏向制御量演算手段４ｄは、ステップＳ６で測定した光学オフセット情報をメモリ５から読み出し、クロスパスの偏向制御量（クロスパスに最適な駆動電圧）を算出する（ステップＳ１０）。
【００５７】
ｉ≠ｊとなるクロスパスの偏向制御量は、下記の式（２）に基づき算出される。
【００５８】
Ｖ＝√（（θ＋θoff ）／Ａ） …（２）
ここで、θoff ：光学オフセットである。
【００５９】
上記の式（２）には、光学オフセットが含まれているため、光学オフセットを考慮していない場合に比較して、偏向制御量Ｖを高精度に算出することができる。
【００６０】
次に、切り換え指示を受けた入力ポートと、出力ポートに該当する偏向制御量を格納手段（不図示）に格納し、その偏向制御量となるように駆動部６を実行することで切り換え対象となっている入力ミラー１０５−４、および出力ミラー１０６−６の変更手段を駆動し、偏向角を変化させる（ステップＳ１１）。これにより、図５に示すような光の光路Ａが形成される。この際、出力ポート番号ｊ＝６に相当するコリメータアレイ１０４のポート６（１０４−６）から出力された光信号の受光レベルを光検出器３で検出する（ステップＳ１２）。
【００６１】
そして、このときの光信号の受光レベルが最も高くなる最適点が求められたか判断する（ステップＳ１３）。最適点の判断は、ステップＳ１１に復帰するフィードバック制御（ステップＳ１３：Ｎｏ〜ステップＳ１１〜ステップＳ１２）を複数回実行して行う。スルーパス時と同様に、１回のフィードバック制御では、偏向手段に対する駆動電圧をαだけ変化させたときに得られた受光レベルを検出し、前回の受光レベルより高くなったかを判断する。
【００６２】
このフィードバック制御には、制限回数Ｎを定めておく（ステップＳ１４）。したがって、フィードバック制御は、制限回数Ｎに達するまでの期間（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、所定回数行われる。フィードバック制御の回数が制限回数Ｎ以上となった場合は（ステップＳ１４：Ｎｏ）、切り換え対象となっている入力ミラー１０５−４，出力ミラー１０６−６が正常に角度変更されていない、もしくは、該当するポート番号ｉ＝４，ｊ＝６の光ファイバに異常が発生していることが考えられる。
【００６３】
この場合、ステップＳ８に復帰し、該当するポート番号ｉ＝４，ｊ＝６における最適点を求めることができない状態であると判断して、次に試験する組み合わせのポートに対する切り換え指示を行う。なお、このとき、光スイッチ試験装置１は、メモリ５に割り当てた格納エリアに「試験不能」や「使用不能」を示す所定の値を書き込んだり、試験不能のポートをリストで一覧化してもよい。
【００６４】
そして、最適点が求められると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、構造パラメータの算出処理に移行する。ここで、最適点が得られたときにおける偏向手段の偏向角について説明する。例えば、使用する入出力ミラーの位置が行列［行番号ｎ：列番号ｍ］のうち、１行ずれている場合に必要な偏向手段の偏向角をΔｘとすると、図５に示すようにＩＮ［ｎ：ｍ］，ＯＵＴ［ｎ＋Ｎ：ｍ］でＮだけ差があるミラーを使用してクロスパスの接続をするためには、上記の式（１）より、
【００６５】
Δｘ×Ｎ＝Ａ×ＶN 2 …（３）
【００６６】
なる偏向制御量ＶN が必要である。同様にＩＮ［ｎ：ｍ］，ＯＵＴ［ｎ＋（Ｎ＋１）：ｍ］のように、（Ｎ＋１）行の差がある場合は、
【００６７】
Δｘ×（Ｎ＋１）＝Ａ×ＶN+1 2 …（４）
【００６８】
なる偏向制御量ＶN+1 が必要である。
【００６９】
［３］構造パラメータＡの算出
上記の処理により、図１３および図５に示す入力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５、および出力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６のうち、クロスパスの交換に関する試験を正常に行うことができた入力ミラー１０５，出力ミラー１０６は、入力ポートと出力ポートの交換が２経路以上成立したことになる。
【００７０】
これらの入力ミラー１０５，出力ミラー１０６については、次に、ミラーの構造パラメータＡを算出する（ステップＳ１５）。構造パラメータ演算手段４ｃは、偏向角と偏向制御量を格納手段の該当エリアから読み出し、構造パラメータＡを算出する。構造パラメータＡは、上記の式（３）、（４）に基づき、下記の式（５）により得ることができる。
【００７１】
Δｘ＝Ａ（ＶN+1 2−ＶN 2）
∴Ａ＝Δｘ／（ＶN+1 2−ＶN 2） …（５）
【００７２】
構造パラメータＡの値は、入力ミラー０１０５と出力ミラー１０６について算出され、メモリ５の入力ミラーの構造パラメータの格納領域５ｂと、出力ミラーの構造パラメータの格納領域５ｃにそれぞれ格納される。
【００７３】
図６は、偏向制御量に対する偏向角のばらつきを説明するための図表である。図６（ａ）に示すように、入力ミラー１０５，出力ミラー１０６は、偏向制御量（駆動電圧）に対する偏向角が２次関数で示される特性曲線を有している。この図は、ミラーが角度変更可能な２軸方向のうち１軸についてのみ示したものである。入力ミラー１０５と出力ミラー１０６は、構造パラメータＡのばらつきがあるため、図６（ｂ）に示すように、各ミラーがそれぞれ異なる特性曲線となることがある。この図には、入力ミラー１０５の異なるポート番号１，２の特性曲線を例に示した。
【００７４】
これら入力ミラー１０５，出力ミラー１０６は、駆動電圧が０の非駆動時を中心として、一方への角度変更時には偏向角がプラス（＋）の駆動電圧を供給し、他方への角度変更時には、偏向角がマイナス（−）の駆動電圧を供給する。しかしながら、これら入力ミラー１０５，出力ミラー１０６は、図示のように、駆動電圧０を中央として左右（プラスとマイナス）で非対称の特性曲線を有する場合がある。このような入力ミラー１０５，出力ミラー１０６に対して、左右対象の特性曲線を前提として構造パラメータＡを演算した場合、偏向制御量の計算値に誤差が発生する。
【００７５】
このため、クロスパス接続する都度など、３経路目以降の偏向制御量の算出毎に上記の式（５）で求めたメモリ５の構造パラメータＡを読み出して利用する。入力ミラー１０５，出力ミラー１０６の構造パラメータＡは、任意の２つの経路が成立したミラーについて算出可能となるため、経路が成立した各入力ミラー１０５，出力ミラー１０６についてその都度計算を重ねていくことにより、構造パラメータＡの精度を向上させることができる。
【００７６】
上記の説明では、式（３），（４）に示したように、入力ミラー１０５の行列のうち、行方向のずれに対応した構造パラメータＡの演算を行うものである。同様の演算により入力ミラー１０５の列方向、および出力ミラー１０６の行、列方向についても構造パラメータＡを高精度化できるようになる。
【００７７】
そして、クロスパスに関する全ての入力ポートの組み合わせに対する偏向角および構造パラメータの演算が終わったか判断する（ステップＳ１６）。全てのクロスパスに関する偏向角および構造パラメータの演算が終わっていないときには（ステップＳ１６：Ｎｏ）、ステップＳ８に復帰する。そして、クロスパスに該当する各出力ポートを全ポート測定し終えると（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、ポート番号ｉ，ｊの全ての組み合わせに関する偏向角および構造パラメータの算出を終了する。
【００７８】
以上説明したように、光スイッチ１００の偏向制御量の試験を行う場合に、ＭＥＭＳミラー１０１，１０２の偏向手段が有する特性ばらつきを補正した偏向制御量の算出を行えるようになる。特に、スルーパス時に偏向手段が有する光学オフセットを算出し、この光学オフセットを用いて全てのクロスパスにおける偏向制御量を求めるため、偏向制御量の精度を向上できるとともに、試験時間を短縮することができる。
【００７９】
次に、メモリ５に格納するデータ量について説明する。偏向制御量の算出には、入力ポートとそれに対応する出力ポート，光学オフセットθoff ，構造パラメータＡの各情報が必要となる。切り換えを行う入力ポートと出力ポートの情報は入出力ポートの位置関係により定まる。
【００８０】
図３に示したように、入力ポート数をＮ，出力ポート数をＮとすると、光学オフセットθoff は、スルーパス時における入力ポート番号ｉと出力ポート番号ｊが一致する（ｉ＝ｊ）Ｎ通りについて、それぞれ入力ミラー１０５のＸ軸とＹ軸、および出力ミラー１０６のＸ軸とＹ軸の合計４Ｎ個のデータ量となる。また、構造パラメータＡは、入力ミラー１０５の入力ポート数Ｎそれぞれについて４軸の合計４Ｎ個のデータ量となる。同様に、出力ミラー１０６についても構造パラメータＡは、出力ポート数Ｎそれぞれについて４軸の合計４Ｎ個のデータ量となる。これにより、メモリ５には、これら光学オフセットθoff と、構造パラメータＡのために合計１２Ｎ個のパラメータが格納される。偏向制御量は、これら光学オフセットθoff と、構造パラメータＡに基づき、制御手段４ａの演算により求められる。
【００８１】
特に、光スイッチ１００の入出力ポート数が増えると、メモリ５に格納する偏向制御量が増加することになる。しかし、この発明によれば、メモリ５に格納するデータ内容を最適化して、偏向制御量を算出することができるようになる。
【００８２】
すなわち、入出力ポートを設定する切り換え指示を受けたときの偏向制御量は上記の式（２）により演算でき、また、偏向手段の偏向角は、入力ポートと出力ポートの位置により決定される。このため、前述した合計１２Ｎ個の格納エリアを有するメモリ５を用いるだけで、上記の各式（２）〜（５）に基づいて偏向制御量を算出することができるようになる。特に、図３に示したように、入力ポートと出力ポートの全ての組み合わせに関するパラメータを記憶する必要がなく、スルーパスに該当する入出力ポートｉ，ｊが一致する（ｉ＝ｊ）Ｎ通りに関する光学オフセットと、入力ポートｉ（入力ミラー１０５）のＮ個に関する構造パラメータＡと、出力ポートｊ（出力ミラー１０６）のＮ個に関する構造パラメータＡを記憶するだけで済む。
【００８３】
図７は、メモリに格納されるパラメータ個数を説明するための図表である。本発明の上記手順にしたがった方式によれば、１２Ｎ個のパラメータ個数で済む。これに対して、従来方式によるパラメータ個数は、図１５を用いて説明したように４Ｎ2 個となる。これにより、本発明方式によれば、入出力ポートが３以上であれば、従来に比してメモリ５のメモリ容量を削減できるようになり、ポート数が増大するほどその差が顕著に表れる。例えば、ポート数が１００のとき、本発明方式は、従来方式に比べて１０倍以上のメモリ量削減が図れる。
【００８４】
また、前述した試験方法によれば、光学オフセットの算出をスルーパスに該当する各入出力ポートに対してのみ行い、クロスパス時にこの光学オフセットを用いて構造パラメータを算出するため、偏向制御量の試験時間を１パスあたり１（分）程度で完了でき、従来に比べて１パスあたりの試験時間を５分の１に短縮できるようになる。
【００８５】
以上説明した光スイッチ試験装置１は、光スイッチ１００が有するＮ個の入出力ポートを個別に光ファイバ１０，１１を用いて光源２と光検出器３に接続する構成とした。これに限らず、光源２と光スイッチ１００の間、および光スイッチ１００と光検出器３の間、にそれぞれ不図示の光切換器を設けてもよい。光源２から出力された光は、単一本の光ファイバ１０から光切換器を介して試験中の入力ポートに選択的に出力される。同様に、光スイッチ１００の試験中の出力ポートの光を光切換器を介して選択的に取り出し単一本の光ファイバ１１を介して光検出器３に出力させる。この構成によれば、光検出器３は、光スイッチ１００のポート数Ｎに一致する個数の受光素子アレイを設ける必要がなく、単一個の受光素子で構成できる。
【００８６】
次に、この発明による光信号交換装置について説明する。光信号交換装置は、光伝送路上で光信号のチャンネル（系統）を切り換えるものである。図８は、本発明の光信号交換装置の構成を示すブロック図である。この光信号交換装置２０には、前述した光スイッチ試験装置１により試験が行われた後の光スイッチ１００が組み込まれる。
【００８７】
この光信号交換装置２０は、光スイッチ１００部分を光伝送路２１の経路上に挿入させた形で配設される。光伝送路２１は、Ｎ個の光ファイバからなり、各光ファイバ毎に異なるチャンネルが割り当てられている。そして、光スイッチ１００は、光伝送路２１のＮ個のチャンネルに対して、前述した光路の切り換えを行うものであり、スルーパス時には同じチャンネルのまま光信号を伝送し、クロスパス時には光信号を入力されたチャンネルと異なるチャンネルから出力する。なお、この「チャンネル」とは、光スイッチ１００において用いた「ポート」と同じ意味である。
【００８８】
光信号交換装置２０は、光検出器２２と、制御部２３と、駆動部２４と、メモリ２５を有している。光検出器２２は、光伝送路２１上における光スイッチ１００の後段位置に配置される。この光検出器２２は、モニタＰＤアレイによって構成され、光伝送路２１上における光スイッチ１００通過後のＮ系統の光信号を個別に検出する。光検出器２２は、光伝送路２１上の光信号の大部分、例えば、入力された光信号強度の９５％を光伝送路２１上に出力し、残りの５％をフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子に分岐して出力させる。ＰＤは、各出力光信号のレベルに応じた電気信号（フォトカレント；電流信号）を出力し、図示しない電流／電圧変換器は、ＰＤの電気信号を電圧信号に変換して制御部２３に出力する。なお、光検出器２２は、光伝送路２１のＮ個の系統の光信号の受光レベルを個別に検出して検出信号を制御部２３に出力する。制御部２３は、Ｎ個のポートを有し、Ｎ個のポートに入力された検出信号を時分割に走査し取り込む。
【００８９】
図９は、光信号交換装置におけるメモリのデータ内容を示す図表である。メモリ２５には、光スイッチ試験装置１の試験により得られた、光スイッチ１００の入力ポート番号と出力ポート番号の全ての組み合わせにそれぞれ対応した偏向制御量が格納されている。
【００９０】
光スイッチ試験装置１は、光学オフセットθoff と、構造パラメータＡに基づき、偏向制御量（駆動電圧Ｖ）を算出し、この偏向制御量を前述のメモリ５に格納し、このメモリ５を光信号交換装置２０に装着してもよい。これに限らず、光スイッチ試験装置１などの外部装置からデータ転送されて図示しない書き込み手段が既に装着されている空のメモリ２５に書き込む構成としてもよい。
【００９１】
制御部２３は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙｓ）等のＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成される。この制御部２３は、光伝送路２１上の光信号の切り換えを行うために光スイッチ１００を駆動制御する。具体的には、チャンネルの切り換え時に、入出力ポートに該当する入力ミラー１０５および出力ミラー１０６（図１３参照）の偏向制御量を、メモリ２５から読み出し、駆動部２４を介して光スイッチ１００に出力する。
【００９２】
この偏向制御量は、光スイッチ試験装置１により光スイッチ１００を実際に試験して得たものであるため、この偏向制御量を用いるだけで全てのチャンネルに対して光損失を最小にすることができる。しかしながら、光信号交換装置２０を実際に運用すると、光スイッチ１００の環境温度の変化などを要因として、同じ偏向制御量であっても、光スイッチ１００の試験時と、光信号交換装置２０による運用時では、入力ミラー１０５および出力ミラー１０６の偏向角度が異なり、所定の光損失が生じる。これに対応すべく、制御部２３は、光信号の切り換え後における光出力レベルの安定化制御を実行する。具体的には、光スイッチ１００の全ポートを走査して光信号の受光レベルを監視する。そして、光スイッチ１００の光損失を最小に維持させるために、駆動部２４に対して所定の偏向制御量を出力するフィードバック制御を行う。このフィードバック制御の詳細は後述する。
【００９３】
駆動部２４は、制御部２３から出力される偏向制御量を受けて、これをアナログ制御量である駆動電圧Ｖに変換し、光スイッチ１００の偏向手段（不図示）を駆動する。この駆動電圧Ｖに対応して、光スイッチ１００を構成しているＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５、およびＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６が２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に角度変更される。
【００９４】
次に、光信号交換装置２０による光出力レベルの安定化制御について説明する。光伝送路２１の運用時、光信号交換装置２０の制御部２３は、光スイッチ１００が有する全ての出力ポートの光信号の受光レベルを監視する。この運用時、光スイッチ１００が有する各入力ポートと出力ポートとの間は、スルーパス、あるいはクロスパスの光路Ａ（図５参照）が形成される。
【００９５】
メモリ２５には、スルーパスに該当する入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の偏向制御量がオフセット量だけ格納され、クロスパスに該当する入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の偏向制御量は、所定の値が格納されているとする。制御部２３は、これらスルーパス、あるいはクロスパスに該当する入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の偏向制御量を読み出して駆動部２４に出力する。駆動部２４は、偏向制御量に対応する駆動電圧Ｖをこれら入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の偏向手段に供給する。偏向手段は、設定されたクロスパスの光路Ａを形成するよう、これら入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を変更する。
【００９６】
このように、光信号交換装置２０は、光スイッチ１００の切り換えにより光伝送路２１の光信号を他のチャンネルに切り換え可能な状態で運用される。図１０は、光信号交換装置による光出力レベルの安定化制御を示すフローチャートである。図には、運用時のある１つの光路Ａに対する光出力レベルの安定化制御について記載されている。この際、ある１つのパスは、スルーパスあるいはクロスパスのいずれかであるが、スルーパスあるいはクロスパスのいずれであっても以下の安定化制御を行う。
【００９７】
まず、制御部２３は、メモリ２５から偏向制御量を読み出し、駆動部２４に供給し、光スイッチ１００の切り換えを行う（ステップＳ２０）。駆動部２４は、偏向制御量を駆動電圧Ｖに変換し、対応する入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の偏向手段にそれぞれ供給する。このときの偏向制御量は、光スイッチ試験装置１による試験結果に基づき演算されたものであるため、理論的には、最も光損失が少ない最適点となる。しかしながら、光信号交換装置２０は、運用中に装置の環境温度等の変化により、光スイッチ１００、制御部２３、駆動部２４などが影響を受ける。このため、メモリ２５から読み出した偏向制御量による制御では光損失の最適点が得られないことがある。
【００９８】
このため、制御部２３は、このパスに該当する出力ポートの光信号の受光レベルを光検出器２２から取得する（ステップＳ２１）。この後、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を可変させながら光信号の受光レベルを取得する処理を行う。この際、メモリ２５から読み出した偏向制御量を基準として、偏向制御量を増減させ、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を現在の角度を基準として可変させる。ここで、入力ミラー１０５および出力ミラー１０６は、２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に角度変更可能であるため、入力ミラー１０５のＸ軸をＸ１軸、Ｙ軸をＹ１軸とし、出力ミラー１０６のＸ軸をＸ２軸、Ｙ軸をＹ２軸として説明する。
【００９９】
はじめに、入力ミラー１０５の偏向手段に対して供給するＸ１軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ２２）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ２３）。この電圧の増加方向は、図４に示した駆動電圧Ｖのプラス方向である。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、ステップＳ２２に戻り、電圧値α分だけ増加させることを繰り返す。これにより、図４に示すように、光信号の受光レベルのピークＰが得られる。なお、ピークＰを検出した後には、駆動電圧Ｖを増加させると、受光レベルが減少し始める。
【０１００】
したがって、受光レベルが増加した後、同じあるいは減少したときには（ステップＳ２３：Ｎｏ）、Ｘ１軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させる（ステップＳ２４）。この電圧の増加方向は、図４に示した駆動電圧Ｖのマイナス方向である。これにより、入力ミラー１０５のＸ１軸の受光レベルが最も高く、光損失が少ない最適点が得られる。
【０１０１】
次に、出力ミラー１０６の偏向手段に対して供給するＸ２軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ２５）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ２６）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、ステップＳ２５に戻り、電圧値α分だけ増加させることを繰り返す。
【０１０２】
このように、受光レベルが増加した後、同じあるいは減少したときには（ステップＳ２６：Ｎｏ）、Ｘ２軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させる（ステップＳ２７）。これにより、出力ミラー１０６のＸ２軸の受光レベルが最も高く、光損失が少ない最適点が得られる。
【０１０３】
次に、入力ミラー１０５の偏向手段に対して供給するＹ１軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ２８）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ２９）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）、ステップＳ２８に戻り、電圧値α分だけ増加させることを繰り返す。
【０１０４】
このように、受光レベルが増加した後、同じあるいは減少したときには（ステップＳ２９：Ｎｏ）、Ｙ１軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させる（ステップＳ３０）。これにより、入力ミラー１０５のＹ１軸の受光レベルが最も高く、光損失が少ない最適点が得られる。
【０１０５】
次に、出力ミラー１０６の偏向手段に対して供給するＹ２軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ３１）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ３２）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３１に戻り、電圧値α分だけ増加させることを繰り返す。
【０１０６】
このように、受光レベルが増加した後、同じあるいは減少したときには（ステップＳ３２：Ｎｏ）、Ｙ２軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させる（ステップＳ３３）。これにより、出力ミラー１０６のＹ２軸の受光レベルが最も高く、光損失が少ない最適点が得られる。この後、ステップＳ２２に戻り、上記の各処理を再度実行することを繰り返す。
【０１０７】
以上説明した光出力レベルの安定化制御制御によれば、入力ミラー１０５のＸ１軸とＹ１軸、および出力ミラー１０６のＸ２軸とＹ２軸について、各軸毎の最適点を順次求めていくことができる。このように、光スイッチ１００によりチャンネルを切り換えたポートに該当する入力ミラー１０５と出力ミラー１０６を２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に角度を変えながら受光レベルを検出することにより、光信号交換装置２０の環境温度等が変化しても切り換えたチャンネルの光信号の光損失を常に低減化できるようになる。
【０１０８】
次に、光信号交換装置による光出力レベルの安定化制御の他の例について説明する。図１１は、光信号交換装置による光出力レベルの安定化制御の他の例を示すフローチャートである。この制御では、入力ミラー１０５のＸ１軸とＹ１軸、および出力ミラー１０６のＸ２軸とＹ２軸について、各軸に対する最適点を求める処理を順次１回ずつ行うことを繰り返していき最適点を求めていくものである。
【０１０９】
まず、制御部２３は、メモリ２５から偏向制御量を読み出し、駆動部２４に供給し、光スイッチ１００の切り換えを行う（ステップＳ４１）。そして、チャンネルを切り換えたパスに該当する出力ポートの光信号の受光レベルを光検出器２２から取得する（ステップＳ４２）。この後、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を可変させながら光信号の受光レベルの変化を検出する処理を行う。この際、メモリ２５から読み出した偏向制御量を基準として、偏向制御量を増減させ、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を現在の角度を基準として可変させる。
【０１１０】
はじめに、入力ミラー１０５の偏向手段に対して供給するＸ１軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ４３）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ４４）。この電圧の増加方向は、図４に示した駆動電圧Ｖのプラス方向である。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）、出力ミラー１０６のＸ２軸の制御（ステップＳ４６）に移る。一方、現在の光信号の受光レベルが同じあるいは減少した場合には（ステップＳ４４：Ｎｏ）、Ｘ１軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させて元の駆動電圧Ｖに戻す（ステップＳ４５）。この電圧の増加方向は、図４に示した駆動電圧Ｖのマイナス方向である。
【０１１１】
受光レベルが増加すれば、入力ミラー１０５のＸ１軸における光信号の受光レベルを図４に示すピークＰに近づけることができる。一方、ピークＰから離れる状態であれば、駆動電圧Ｖを増加させると、受光レベルが減少することになるため、元の駆動電圧Ｖに戻す。
【０１１２】
次に、出力ミラー１０６の偏向手段に対して供給するＸ２軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ４６）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ４７）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ４７：Ｙｅｓ）、入力ミラー１０５のＹ１軸の制御（ステップＳ４９）に移る。一方、現在の光信号の受光レベルが同じあるいは減少した場合には（ステップＳ４７：Ｎｏ）、Ｘ２軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させて元の駆動電圧Ｖに戻す（ステップＳ４８）。
【０１１３】
次に、入力ミラー１０５の偏向手段に対して供給するＹ１軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ４９）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ５０）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、出力ミラー１０６のＹ２軸の制御（ステップＳ５２）に移る。一方、現在の光信号の受光レベルが同じあるいは減少した場合には（ステップＳ５０：Ｎｏ）、Ｙ１軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させて元の駆動電圧Ｖに戻す（ステップＳ５１）。
【０１１４】
次に、出力ミラー１０６の偏向手段に対して供給するＹ２軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ５２）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ５３）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、再度ステップＳ４３に復帰して各軸の制御を再度実行する。一方、現在の光信号の受光レベルが同じあるいは減少した場合には（ステップＳ５３：Ｎｏ）、Ｙ２軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させて元の駆動電圧Ｖに戻す（ステップＳ５４）。
【０１１５】
このように、上記の処理手順によれば、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度変更を、Ｘ１軸、Ｘ２軸、Ｙ１軸、Ｙ２軸の順序で繰り返し実行する。これにより、各軸に対する角度変更を最小の時間で順次実行でき、ある１つのパスの最適点を求める処理を迅速に行うことができるようになる。なお、ステップＳ４５，ステップＳ４８，ステップＳ５１，ステップＳ５４において駆動電圧Ｖを元の値に戻す処理を行う構成としたが、これに限らず、これらのステップでは当初供給した駆動電圧Ｖの値に対しマイナス方向に所定倍、例えば２倍（−２α）の電圧を供給し、受光レベルが増加したか判断し、受光レベルが増加しなければ元の駆動電圧Ｖに戻す構成としてもよい。これにより、当初供給した駆動電圧Ｖを中心として一方、および他方（マイナス）側に対してミラーの角度を振って最適点を求めることができるようになる。
【０１１６】
なお、図１０および図１１に示した光出力安定化の手順においては、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６のミラー角度変更をＸ１軸，Ｘ２軸，Ｙ１軸，Ｙ２軸の順序で行う構成としたが、これに限らず１巡する過程で各軸に対する角度変更を行えばどのような順序で角度変更してもよい。
【０１１７】
次に、この発明の光信号交換装置の変形例について説明する。図１２は、本発明の光信号交換装置の他の構成を示すブロック図である。図１２において、前述した図８の構成と同一の構成部には同一の符号を附している。
【０１１８】
この構成例において、メモリ２５に格納するパラメータは、光学オフセットθoff と、構造パラメータＡである。これらのパラメータは、図１を用いて説明した光スイッチ試験装置１が実行する試験結果として得られる。メモリ２５は、光学オフセットθoff とを格納する光学オフセットメモリ２５ａと、構造パラメータＡを格納するミラー構造パラメータメモリ２５ｂにより構成されている。図示の構成に限らず、単一のメモリ２５を用いて領域を２分割し、各領域に光学オフセットθoff と、構造パラメータＡを格納する構成としてもよい。
【０１１９】
制御部２３は、制御手段２３ａと、偏向制御量演算手段２３ｂにより構成されている。偏向制御量演算手段２３ｂは、切り換えられたチャンネルのパスに該当する入出力ポートの光学オフセットθoff と、構造パラメータＡをメモリ２５から読み出し、これら光学オフセットθoff と、構造パラメータＡにより偏向制御量を演算して求める。この偏向制御量は、光スイッチ１００の試験結果に基づく値である。
【０１２０】
そして、制御手段２３ａは、求められた偏向制御量を駆動部２４に出力し、光スイッチ１００を切り換えたときの入力ミラー１０５および出力ミラー１０６の角度を設定する。
【０１２１】
また、偏向制御量演算手段２３ｂには、該当するパスの出力ポートにおける光信号の受光レベルが入力される。これにより、光信号交換装置２０の光スイッチ１００を切り換えた際に、該当するパスにおける光損失の最適点を求めて光出力安定化の制御を行う。
【０１２２】
この光出力安定化の制御は、図１０あるいは図１１を用いて説明した手順と同様であり、説明を省略する。このように、光信号交換装置２０が偏向制御量を演算して求める場合であっても、環境温度の変化等に対応して常に光損失の最適点を求めることができる。
【０１２３】
以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。例えば、光信号交換装置２０は、光検出器２２に代えて、光伝送路２１上に光分岐カプラを設けて光伝送路２１上の光信号を２分岐させ、分岐側にＰＤアレイからなる光検出器を設ける構成とすることもできる。また、前述した光出力安定化の制御では、光スイッチ１００を切り換えたパスに該当する入出力ポートについて光損失の最適点を求める構成とした。これに限らず、制御部２３は、光信号交換装置２０の運用中に全てのポートを順次走査して各ポートに対し上記の光出力安定化の制御を行うことができる。光スイッチ１００が有するポート数が多い場合には、ポート数を複数ブロックに分け、複数のブロックのポートを同時並行して光出力安定化の制御を行うことができる。
【０１２４】
また、この発明に用いられる光スイッチ１００が設けられる光信号交換装置２０は、波長多重されたＷＤＭ信号をそのまま切り換えたり、分波後の各波長を切り換えることができる。
【０１２５】
さらに、以上説明した光スイッチの試験方法および光出力安定化の制御にかかる方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、各種記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【０１２６】
以上のように本発明は、光スイッチの組み立て時にずれが生じても、入力ポートと出力ポートの間における全てのパスにおける最適な偏向制御量を得る光スイッチ試験装置と光スイッチ試験方法を提供することに適している。また、本発明は、光伝送路の光信号を切り換える際の光損失を低減化できる光信号交換装置と光信号交換装置の制御方法を提供することに適している。
【０１２７】
（付記１）複数の入力ポートおよび出力ポートを備え、任意のパスに該当する入力ポートと出力ポートとの間で光信号を切り換えるために光路を偏向させる光スイッチの光学的特性の試験を行う光スイッチ試験装置において、
前記光スイッチの各入力ポートに試験用の光信号を入力させる光源と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する光検出器と、
前記光スイッチの光信号を切り換える度に、前記光路の偏向状態を変えながら前記光検出器が検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求め、前記偏向の状態を最適化するためのパラメータを前記最適点に基づき演算する制御手段と、
を具備することを特徴とする光スイッチ試験装置。
【０１２８】
（付記２）前記光スイッチは、
前記入力ポート数に対応した数のティルトミラーと、該ティルトミラーを駆動して前記入力ポートから入射された前記光信号を任意の角度方向に反射させる第１の偏向手段とを有する第１のミラーアレイと、
前記出力ポート数に対応した数のティルトミラーと、該ティルトミラーを駆動して前記第１のミラーアレイから入射された前記光信号を任意の前記出力ポートの角度方向に反射させる第２の偏向手段とを有する第２のミラーアレイとを備え、
前記制御手段は、
前記光スイッチの光信号を切り換えた際に選択した前記入力ポートと、前記出力ポートとの間で前記光路を形成するために前記ティルトミラーの角度変更に必要な偏向制御量を演算し、前記第１の偏向手段および第２の偏向手段に供給することを特徴とする付記１に記載の光スイッチ試験装置。
【０１２９】
（付記３）前記制御手段は、
前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段と前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に対し、ティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を変化させて供給する偏向制御量可変手段を備え、
前記入力ポートと出力ポートのポート番号が同一であるスルーパスの光路を形成させたときに、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させ、前記光検出器が検出した受光レベルが最も高くなる最適点が得られた角度位置に基づき、前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイの光学オフセットを算出するオフセット演算手段と、
前記オフセット演算手段により算出された光学オフセットに基づき、前記入力ポートおよび出力ポートのティルトミラーを角度変更させるための前記偏向制御量を演算する偏向制御量演算手段と、
を具備することを特徴とする付記２に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３０】
（付記４）前記制御手段は、
前記入力ポートと出力ポートのポート番号が異なるクロスパスの光路を形成させたときに、前記光学オフセットと、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させ、前記光検出器が検出した受光レベルが最も高くなる最適点が得られた角度位置に基づき、前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイの構造パラメータを算出する構造パラメータ演算手段と、
前記オフセット演算手段により算出された光学オフセットと、前記構造パラメータ演算手段により算出された構造パラメータに基づき、前記入力ポートおよび出力ポートのティルトミラーを角度変更させるための前記偏向制御量を演算する偏向制御量演算手段と、
を具備することを特徴とする付記３に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３１】
（付記５）前記制御手段により算出された前記光学オフセットおよび前記構造パラメータを、対応する入力ポートと出力ポートの演算結果として格納するメモリを具備することを特徴とする付記４に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３２】
（付記６）前記制御手段は、
前記最適点を検出する際に、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させる回数に所定の制限回数を設けたことを特徴とする付記３または４に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３３】
（付記７）前記制御手段は、
前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させる回数が前記所定の制限回数を超えたときに、該当する入力ポートと出力ポートが使用不能であると判断し、前記メモリに使用不能であることを示す情報を格納することを特徴とする付記６に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３４】
（付記８）前記光スイッチを構成する前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイは、前記ティルトミラーをＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の２軸方向にそれぞれ角度変更自在であり、
前記制御手段は、
前記オフセット演算および前記構造パラメータの演算時に前記光スイッチを前記２軸方向の正負に角度変更させて前記最適点を検出することを特徴とする付記３または４に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３５】
（付記９）光伝送路を構成する複数のチャンネルの光信号を任意の他のチャンネルに切り換える光スイッチが設けられた光信号交換装置において、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する光検出器と、
前記光スイッチを構成する第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーの光学オフセットと構造パラメータが格納されたメモリと、
前記メモリに格納された前記光学オフセットと、前記構造パラメータに基づき、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を演算する偏向制御量演算手段と、
前記偏向制御量演算手段により演算された偏向制御量を、前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段と前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に供給して前記ティルトミラーの角度を変更させる駆動手段と、
前記偏向制御量演算手段により演算された偏向制御量と、前記光検出器により検出された受光レベルに基づき、前記偏向制御量を変えながら前記光検出器が検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行する制御手段と、
を具備することを特徴とする光信号交換装置。
【０１３６】
（付記１０）前記光スイッチを構成する前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイは、前記ティルトミラーをＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の２軸方向にそれぞれ角度変更自在であり、
前記制御手段は、
前記光スイッチを前記２軸方向の正負に角度変更させて前記最適点を検出することを特徴とする付記９に記載の光信号交換装置。
【０１３７】
（付記１１）前記制御手段は、
前記光スイッチを切り換えた度に該当する前記入力ポートおよび前記出力ポートついて前記最適点を求める制御を実行することを特徴とする付記９または１０に記載の光信号交換装置。
【０１３８】
（付記１２）前記制御手段は、
前記光スイッチの全チャンネルに該当する前記入力ポートおよび前記出力ポートを順次走査し、全入力ポートおよび出力ポートについて前記最適点を求める制御を実行することを特徴とする付記９または１０に記載の光信号交換装置。
【０１３９】
（付記１３）複数の入力ポートおよび出力ポートを備え、任意のパスに該当する入力ポートと出力ポートとの間で光信号を切り換えるために光路を偏向させる光スイッチの光学的特性の試験を行う光スイッチの試験方法において、
前記光スイッチの各入力ポートに試験用の光信号を入力させる光信号の入力工程と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記光スイッチの光信号を切り換える度に、前記光路の偏向状態を変えながら検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求め、該最適点に基づき前記偏向の状態を最適化するためのパラメータを演算するパラメータ演算工程と、
を含むことを特徴とする光スイッチ試験方法。
【０１４０】
（付記１４）前記パラメータ演算工程は、
前記入力ポートと出力ポートのポート番号が同一であるスルーパスの光路を形成させたときに、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させ、前記光検出器が検出した受光レベルが最も高くなる最適点が得られた角度位置に基づき、前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイの光学オフセットを算出するオフセット演算工程を含むことを特徴とする付記１３に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４１】
（付記１５）前記パラメータ演算工程は、
前記オフセット演算工程の実行後、前記入力ポートと出力ポートのポート番号が異なるクロスパスの光路を形成させたときに、算出された前記光学オフセットと、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させ、前記光検出器が検出した受光レベルが最も高くなる最適点が得られた角度位置に基づき、前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイの構造パラメータを算出する構造パラメータ演算工程を含むことを特徴とする付記１４に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４２】
（付記１６）前記構造パラメータ演算工程は、
前記入力ポートと前記出力ポートをパス接続する度に該当するパスの前記入力ポートと前記出力ポートの構造パラメータを逐次算出することを特徴とする付記１５に記載の光スイッチ試験方式。
【０１４３】
（付記１７）前記パラメータ演算工程は、
前記最適点を検出する際に、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させる回数が所定の制限回数を超えたときに、該当する入力ポートと出力ポートが使用不能であると判断し、前記メモリに使用不能であることを示す情報を格納することを特徴とする付記１４または１５に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４４】
（付記１８）前記パラメータ演算工程は、
前記光学オフセットおよび前記構造パラメータの演算時に前記光スイッチの前記ティルトミラーを角度変更自在なＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の２軸方向に角度変更させて前記最適点を検出することを特徴とする付記１４または１５に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４５】
（付記１９）前記パラメータ演算工程は、
光スイッチの入力ポートと出力ポートが一致するＮ個の組み合わせについて、前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイのＸ軸およびＹ軸の計４Ｎ個の光学オフセットを算出し、
前記光スイッチの入力ポートのＮ個について、前記第１のミラーアレイのＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の計４Ｎ個の構造パラメータを算出し、
前記光スイッチの出力ポートのＮ個について、前記第２のミラーアレイのＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の計４Ｎ個の構造パラメータを算出することを特徴とする付記１８に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４６】
（付記２０）前記パラメータ演算工程は、
前記オフセット演算工程により算出された光学オフセットと、前記構造パラメータ演算工程により算出された構造パラメータに基づき、前記入力ポートおよび出力ポートのティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を演算する偏向制御量演算工程を含むことを特徴とする付記１９に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４７】
（付記２１）前記パラメータ演算工程により算出された前記光学オフセットおよび前記構造パラメータを、対応する入力ポートと出力ポートの演算結果としてメモリに格納するメモリ格納工程を含むことを特徴とする付記１９に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４８】
（付記２２）前記パラメータ演算工程により算出された前記偏向制御量に対応する入力ポートと出力ポートの演算結果としてメモリに格納するメモリ格納工程を含むことを特徴とする付記２０に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４９】
（付記２３）光伝送路を構成する複数のチャンネルの光信号を任意の他のチャンネルに切り換える光スイッチが設けられた光信号交換装置の制御方法において、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記光スイッチを構成する第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーの光学オフセットと構造パラメータのデフォルト値に基づき、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を演算する偏向制御量演算工程と、
前記偏向制御量演算工程により演算された偏向制御量を、前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段と前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に供給して前記ティルトミラーの角度を変更させる駆動工程と、
前記偏向制御量演算工程により演算された偏向制御量と、前記受光レベル検出工程により検出された受光レベルに基づき、前記偏向制御量を変えながら検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行する制御工程と、
を含むことを特徴とする光信号交換装置の制御方法。
【０１５０】
（付記２４）前記制御工程は、
前記光スイッチを構成する前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイの前記ティルトミラーをＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の２軸方向にそれぞれ角度変更させて前記最適点を検出することを特徴とする付記２３に記載の光信号交換装置の制御方法。
【０１５１】
（付記２５）前記制御工程は、
前記光スイッチを切り換えた度に該当する前記入力ポートおよび前記出力ポートについて前記最適点を求める制御を実行することを特徴とする付記２３または２４に記載の光信号交換装置の制御方法。
【０１５２】
（付記２６）前記制御手段は、
前記光スイッチの全チャンネルに該当する前記入力ポートおよび前記出力ポートを順次走査し、全入力ポートおよび出力ポートについて前記最適点を求める制御を実行することを特徴とする付記２３または２４に記載の光信号交換装置の制御方法。
【０１５３】
（付記２７）複数の入力ポートおよび出力ポートを備え、任意のパスに該当する入力ポートと出力ポートとの間で光信号を切り換える光スイッチを光学的特性を試験した後に光信号交換装置に装着し、光伝送路上に設けられ複数のチャンネルの光信号を任意の他のチャンネルに切り換える光信号交換装置の制御方法において、
前記光スイッチの光学的特性の試験は、
前記光スイッチの各入力ポートに試験用の光信号を入力させる光信号の入力工程と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記光スイッチの偏向状態を変えながら検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求め、該最適点に基づき前記偏向の状態を最適化するための光学オフセットと構造パラメータを演算するパラメータ演算工程と、
前記パラメータ演算工程により演算された前記光学オフセットと構造パラメータをメモリに格納するパラメータ格納工程とを含み、
前記光信号交換装置による制御は、
前記光学的特性の試験後の光スイッチおよび前記メモリを装着する装着工程と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記メモリに格納された前記光学オフセットと、前記構造パラメータに基づき、前記光スイッチに設けられた第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を演算する偏向制御量演算工程と、
前記偏向制御量演算工程により演算された偏向制御量を前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段および前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に供給し、前記ティルトミラーの角度を変更させる駆動工程と、
前記偏向制御量演算手段により演算された偏向制御量と、前記光検出器により検出された受光レベルに基づき、前記偏向制御量を変えながら前記光検出器が検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行する制御工程と、
を含むことを特徴とする光信号交換装置の制御方法。
【０１５４】
（付記２８）複数の入力ポートおよび出力ポートを備え、任意のパスに該当する入力ポートと出力ポートとの間で光信号を切り換える光スイッチの光学的特性を試験した後に光信号交換装置に装着し、光伝送路上に設けられ複数のチャンネルの光信号を任意の他のチャンネルに切り換える光信号交換装置の制御方法において、
前記光スイッチの光学的特性の試験は、
前記光スイッチの各入力ポートに試験用の光信号を入力させる光信号の入力工程と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記光スイッチの偏向状態を変えながら検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求め、該最適点に基づき前記偏向の状態を最適化するための光学オフセットと構造パラメータを演算するパラメータ演算工程と、
前記パラメータ演算工程により演算された前記光学オフセットと構造パラメータに基づき前記光スイッチに設けられた第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を演算する偏向制御量演算工程と、
前記偏向制御量演算工程により演算された偏向制御量をメモリに格納するパラメータ格納工程とを含み、
前記光信号交換装置による制御は、
前記試験後の光スイッチおよび前記メモリを装着する装着工程と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記メモリに格納された偏向制御量を前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段および前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に供給し、前記ティルトミラーの角度を変更させる駆動工程と、
前記偏向制御量と、前記光検出器により検出された受光レベルに基づき、前記偏向制御量を変えながら前記光検出器が検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行する制御工程と、
を含むことを特徴とする光信号交換装置の制御方法。
【０１５５】
（付記２９）前記装着工程は、
予め装着されている空のメモリに対し、前記光学オフセットと前記構造パラメータをデータ転送により格納させることを特徴とする付記２７に記載の光信号交換装置の制御方法。
【０１５６】
（付記３０）前記装着工程は、
予め装着されている空のメモリに対し、前記偏向制御量をデータ転送により格納させることを特徴とする付記２８に記載の光信号交換装置の制御方法。
【０１５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光スイッチ試験装置によれば、スルーパスの光路を形成させて光スイッチの組み立て時のずれによる光学オフセットを算出するため、各入力ポートに対する各出力ポートの偏向制御量を精度よく算出することができるようになる。また、クロスパスの光路を形成する度に、算出されている光学オフセットを用いて入力ポートと出力ポートのティルトミラーの構造パラメータを算出していくことができ、ティルトミラーの光学的特性にばらつきがあっても構造パラメータを高精度化していくことができるようになる。そして、偏向制御量を求めるために受光レベルを検出して偏向手段を駆動する制御の回数を削減できるため、短時間で効率的に光スイッチの光学的特性を試験できるようになるという効果を奏する。また、スルーパスに相当する入出力ポート数分の光学オフセットに基づき、構造パラメータを演算して求めるため、これら光学オフセットと構造パラメータのデータ量を削減でき、データを格納するメモリの容量を取らないため、光スイッチの規模が大きくなっても、メモリに必要な容量を削減できるという効果を奏する。
【０１５８】
本発明の光スイッチ試験装置によれば、光スイッチの光学的特性である光学オフセットと構造パラメータにより偏向制御量を演算して光スイッチを切り換えることにより、光損失を最小にできるようになるとともに、ティルトミラーを駆動する偏向制御量を可変させながら、受光レベルの最適点を求める制御を行うため、環境温度等の変化が生じても光損失を常に最小にできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の光スイッチ試験装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、光スイッチ試験装置によるスイッチの試験手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、メモリに格納されるデータ内容を示す図表である。
【図４】図４は、角度変更時における光損失の変化状態を示す図表である。
【図５】図５は、クロスパスの光路を説明する図である。
【図６】図６は、偏向制御量に対する偏向角のばらつきを説明するための図表である。
【図７】図７は、メモリに格納されるパラメータ個数を説明するための図表である。
【図８】図８は、本発明の光信号交換装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、光信号交換装置におけるメモリのデータ内容を示す図表である。
【図１０】図１０は、光信号交換装置による光出力レベルの安定化制御を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、光信号交換装置による光出力レベルの安定化制御の他の例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の光信号交換装置の他の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、光スイッチを示す斜視図である。
【図１４】図１４は、従来技術による光スイッチの偏向制御量を得る試験手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、偏向制御量を格納するメモリ内容を示す図表である。
【符号の説明】
１ 光スイッチ試験装置
２ 光源
３ 光検出器
４ 制御部
４ａ 制御手段
４ｂ オフセット演算手段
４ｃ 構造パラメータ演算手段
４ｄ 偏向制御量演算手段
５ メモリ
５ａ 光学オフセット格納領域
５ｂ 入力ミラー構造パラメータ格納領域
５ｃ 出力ミラー構造パラメータ格納領域
６ 駆動部
１０，１１ 光ファイバ
２０ 光信号交換装置
２１ 光伝送路
２２ 光検出器
２３ 制御部
２３ａ 制御手段
２３ｂ 偏向制御量演算手段
２４ 駆動部
２５ メモリ
１００ 光スイッチ
１０１，１０２ ＭＥＭＳミラーアレイ
１０３，１０４ コリメータアレイ
１０５，１０６ ティルトミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＥＭＳミラーアレイを備えた光スイッチの試験装置に関し、特に偏向制御量を効率的かつ高精度に求めることができる光スイッチ試験装置と光スイッチ試験方法に関する。また、この光スイッチを備えて光出力を安定化できる光信号交換装置と光信号交換装置の制御方法に関する。このような光スイッチを用いて、ＷＤＭ信号を用いた光クロスコネクトシステムにおける光路切り換えを行うことができる。
【０００２】
【従来の技術】
近時、インターネットの急速な普及とともに、トラフィックが飛躍的に増加している。トラフィックの増加に対応し大容量光通信網を構築するための方式として波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式がある。このＷＤＭ方式による基幹光ネットワークとして光クロスコネクト（ＯＸＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｒｏｓｓ−Ｃｏｎｎｅｃｔ）システムがある。この光クロスコネクトシステムは、光ファイバからなる光伝送路上に複数の光信号交換装置が相互に接続された構成である。
【０００３】
光信号交換装置には、光ファイバを通じて波長多重された光信号（ＷＤＭ信号）が入力され、同一の光伝送路の光信号については波長多重して伝送する。この光信号交換装置は、内部に光スイッチが設けられており、この光スイッチにより波長単位で光信号の光路を他の光路に切り換えて、他の光伝送路に出力することができる。
【０００４】
このように、光信号交換装置を用いた光クロスコネクトシステムによれば、ある光伝送路を構成している光ファイバに障害が発生した場合、即時に内部の光スイッチにより光路を切り換えて予備の光伝送路等、他の光伝送路を構成する光ファイバや別ルートの光ファイバに光信号を迂回させることができる。したがって、光伝送路の障害が発生しても高速に復旧させることができ、また、波長単位での光路の切り換え（編集）が行えるようになる。
【０００５】
図１３は、光スイッチを示す斜視図である。図示の光スイッチは、３次元型ＭＥＭＳの光スイッチ１００であり、バルクマイクロマシン（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を応用して作製した２つのＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２と、これら２つのＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２に対して光を入出射するための２つのコリメータアレイ１０３，１０４を備えている。バルクマイクロマシン技術により形成されたＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２は、材料基板自体をエッチングすることにより支持体やミラー形成部を所望の形状に成形し、必要に応じてミラー面や電極を薄膜形成してなる。このＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２を用いることにより、空間的に光路を切り換える光スイッチを構成できる。
【０００６】
ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２は、それぞれマトリクス状に複数のティルトミラー１０５，１０６を備えている。各ティルトミラー１０５，１０６は独立して２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に角度変更でき、入射する光Ａの出射角度を変更することにより、光Ａの光路を任意の角度に切り換えることができるようになっている。コリメータアレイ１０３，１０４は、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の複数のティルトミラー１０５，１０６に対応した数の入出力ポートがマトリクス状に形成されてなる。
【０００７】
このような３次元型ＭＥＭＳ光スイッチに関する技術は、例えば、下記の非特許文献１に開示されている。また、各ミラーの角度を２軸方向（Ｘ軸およびＹ軸）に角度変更可能な櫛歯型電極を有するＭＥＭＳミラーに関する技術は、例えば、下記の特許文献１に開示されている。
【０００８】
このようなＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２を用いた光スイッチは、小型化、波長無依存性および偏波無依存性などの点で他のスイッチに比べて優位性があり注目されている。そして、上記のような３次元型ＭＥＭＳの光スイッチ１００を用いた光信号交換装置は、光損失の低減化、大容量化、および多チャンネル化が実現できる。
【０００９】
上記の光スイッチ１００は、コリメータアレイ１０３，１０４にそれぞれ複数のポート（１０３−１〜１０３−Ｎ，１０４−１〜１０４−Ｎ）の光ファイバ（不図示）の端部が配置される。図示の例では、入力側のコリメータアレイ１０３と出力側のコリメータアレイ１０４は、いずれも光の入力方向が図の前方を向き、光の出力方向が後方を向くように並列配置されている。
【００１０】
これらのコリメータアレイ１０３，１０４は、それぞれ縦横方向にマトリクス状に複数のポート（１０３−１〜１０３−Ｎ，１０４−１〜１０４−Ｎ）を有する。各ポートにはそれぞれ光信号を入出力するために不図示の光ファイバの端部が固定配置される。コリメータアレイ１０３，１０４の各ポートは、後方の面が光ファイバから光を出射する端面加工が施されている。
【００１１】
コリメータアレイ１０３，１０４の奥方には、コリメータアレイ１０３，１０４の配置間隔に対応してＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２が配置されている。ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２は、コリメータアレイ１０３，１０４との間の光路Ａの方向に対しそれぞれ４５°ずつ傾斜するよう配置されている。また、コリメータアレイ１０３とコリメータアレイ１０４は、互いに直交する９０°の角度で配置されている。これにより、図示のように、入力側のコリメータアレイ１０３の各ポートに入力された光は光路Ａとして出射され、入力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０１により出力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０２に向けて反射される。ＭＥＭＳミラーアレイ１０２は、コリメータアレイ１０４に向けて反射させ、コリメータアレイ１０４の各ポートから出力することができる。
【００１２】
ＭＥＭＳミラーアレイ１０１のティルトミラー１０５を入力ミラーとし、ＭＥＭＳミラーアレイ１０２のティルトミラー１０６を出力ミラーとして説明する。これら入力ミラー１０５，出力ミラー１０６は、それぞれ前述した櫛歯型電極を有する偏向手段（不図示）を備えている。この偏向手段に対して角度変更に対応する偏向制御量（駆動電圧）を供給することにより、駆動電圧の値に対応して入力ミラー１０５，出力ミラー１０６の角度を連続的に可変させる。
【００１３】
スルーパス時には、コリメータアレイ１０３のポート３（１０３−３）から出力された光Ａは、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５−３で反射された後、ＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６−３で反射され、コリメータアレイ１０４のポート３（１０４−３）に入射される。このとき、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の入力ミラー１０５−３，出力ミラー１０６−３の面は、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の本体の面に対し平行な状態にある。この状態では、入力ミラー１０５−３，出力ミラー１０６−３に対する角度変更の制御を行わない。
【００１４】
クロスパス時には、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５−３と、ＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６−３に対し角度変更の制御を行うことにより、コリメータアレイ１０３のポート３（１０３−３）の光Ａに入射された光の反射方向を変更させ（偏向と称す）、コリメータアレイ１０４の任意のポート（１０４−１〜１０４−Ｎのいずれか）に入射させる。このようにして、光スイッチ１００は、複数のポートから入力された光を任意のポートに切り換えて出力することができる。後述する光信号交換装置は、このポート切り換えにより、光伝送路上の複数系統の光信号を異なる系統に切り換える（交換と称す）ものである。
【００１５】
ところで、上記の光スイッチ１００は、スルーパスおよびクロスパスのいずれにおいても、出力側のコリメータアレイ１０４に接続された出力側の光ファイバに対して光路（光Ａの光軸）がずれて入射することがある。この光路のずれは、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２が有する構造特性、および角度変更時の制御量に対して実際に動いたミラーの角度ずれや、組み立て時の部材配置のずれ等を要因として生じる。そして、この光路のずれは、光スイッチ１００を備えた光信号交換装置の光損失を大きくする要因となる。このような光スイッチにおける光信号の光損失を低減化させる制御技術は、例えば、下記の特許文献２や、特許文献３に開示されている。
【００１６】
図１４は、従来技術による光スイッチの偏向制御量を得る試験手順を示すフローチャートである。この試験は、光スイッチ１００の組み立て時の部材配置のずれが発生していないと仮定して行う。なお、以下の説明では、便宜上、コリメータアレイ１０３側が光の入力側、コリメータアレイ１０４が光の出力側とし、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１のティルトミラー１０５を入力ミラーとし、ＭＥＭＳミラーアレイ１０２のティルトミラー１０６を出力ミラーとして説明する。
【００１７】
まず、入出力ポートの設定では、コリメータアレイ１０３のある入力ポートと、コリメータアレイ１０４の出力ポートを設定する（ステップＳ１０１）。次に、コリメータアレイ１０３側で設定された入力ポートから光を入力させたときに、コリメータアレイ１０４側で設定された出力ポートから光を出力させるための偏向角を算出する（ステップＳ１０２）。この偏向角は、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の入力ミラー１０５および出力ミラー１０６の角度変更に必要な理論値に基づき算出される。
【００１８】
次に、算出された偏向角を用いてＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５と、ＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６の各偏向手段（不図示）に対して角度変更の制御を行う。具体的には、偏向手段を駆動し（ステップＳ１０３）、入力ミラー１０５、および出力ミラー１０６の２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）の角度を連続的に変化させる。同時に、コリメータアレイ１０４の出力ポートから出力された光Ａの受光レベルを光検出器（不図示）により検出し（ステップＳ１０４）、光損失の最適点を求める（ステップＳ１０５）。
【００１９】
最適点が求められるまでの間は（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、フィードバック制御により、ステップＳ１０３による偏向手段の駆動と、ステップＳ１０４による受光レベルの検出が継続される。最適点が求められると（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、この最適点に対応した角度位置を偏向制御量として得る。最適点は、上記設定した入出力ポート間の光損失が最小、すなわち受光レベルが最も高く検出されたときの角度位置である。
【００２０】
以上の処理により、ステップＳ１０１で設定されたある１つの入出力ポート、すなわち、コリメータアレイ１０３のある入力ポートと、コリメータアレイ１０４の出力ポートにおける偏向制御量が得られる。そして、上記の処理を新たな入出力ポートの組み合わせを設定して行う（ステップＳ１０６：Ｎｏ）。マトリクス状のコリメータアレイ１０３，１０４の全ポートに対する最適点が求められると（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、上記のスルーパスおよびクロスパスによる全ての入出力ポートの組み合わせの偏向制御量を得ることができる。
【００２１】
【特許文献１】
特開２００２−３２８３１６号公報
【特許文献２】
特表平９−５０８２１８号公報
【特許文献３】
特開２００２−２３６２６４号公報
【非特許文献１】
「高速切替３次元型ＭＥＭＳ光スイッチ」、２００２年電子情報通信学会通信ソサエティ大会、ｐ．４４７
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、光スイッチ１００の組み立て時の部材配置のずれが発生したときには、出力の受光レベルが最大となる偏向制御量が前述した理論値から偏位することになる。これにより、受光レベルが最大となる偏向制御量を得るまでの処理、すなわち、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０５におけるフィードバック制御回数が増加し、試験時間が増大するという問題があった。
【００２３】
また、上記の試験処理では、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の理論値を用いて偏向制御量を算出している。このため、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の入力ミラー１０５，出力ミラー１０６毎に固有のばらつきが大きいと、偏向制御量の算出値のずれも大きくなり、試験時間が増大するという問題を生じた。
【００２４】
光スイッチが入力ポート数Ｎ，出力ポート数Ｎであるとき、スルーパスおよびクロスパスによる切り換え可能な組み合わせは、Ｎ2 通りとなる。図１３に示した光スイッチ１００では、組み立て時に部材配置のずれが発生するため、入力ポートの番号をｉとし、出力ポートの番号ｊとすると、ｉ＝ｊであるスルーパスの試験であっても、偏向制御の実行が必要なことを意味している。加えて、この組み立て時に生じる部材配置のずれは、ｉ≠ｊとなるクロスパスの試験においても、偏向制御の実行が必要となる。したがって、従来の試験処理によれば、ある１つのパスを試験する時間が５（分）程度かかるため、Ｎ×Ｎの光スイッチの偏向制御量を試験するためには、全体として５×Ｎ2 （分）の試験時間が必要となった。
【００２５】
ところで、前述した光スイッチの試験処理は、光スイッチ試験装置を用いて行われる。光スイッチ試験装置は、光スイッチの各入力ポートに光信号を出射する光源と、光スイッチの各出力ポートから得た光信号の受光レベルを検出する光検出器と、上記試験処理を実行する制御回路によって構成されている。制御回路は、上記の試験処理により得た偏向制御量をメモリに記憶するようになっている。したがって、光スイッチを試験した結果得られた偏向制御量は、各光スイッチ毎に固有な制御用のパラメータとしてメモリに格納される。
【００２６】
光スイッチが組み込まれる光信号交換装置は、このメモリに格納されたパラメータを読み出して実際の光信号交換動作を運用するようになっている。例えば、光信号交換装置は、切り換え指示を受けると、メモリから設定されている入出力ポートに対応した偏向制御量を読み出して偏向手段を駆動する。
【００２７】
図１５は、偏向制御量を格納するメモリ内容を示す図表である。メモリ１１０に格納されるパラメータの内容を一覧化した。入力ポートと出力ポートの組み合わせは、前述したように、Ｎ2 通り必要となる。また、１つのパスについてＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２の入力ミラー１０５，出力ミラー１０６それぞれについてＸ軸，Ｙ軸の偏向制御量が必要であるため４個となる。したがって、入力ポート数Ｎ，出力ポート数Ｎの光スイッチの場合、４Ｎ2 個の偏向制御量を格納する必要が生じる。これにより従来技術では、メモリ１１０に４Ｎ2 個分の偏向制御量を格納するため、メモリ容量が増大した。特に、入出力ポート数の増大など、今後、光スイッチの規模が大きくなった場合には、必要なメモリ容量はポート数の２乗で増加するため、メモリが指数的に大容量化することとなる。
【００２８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、光スイッチの試験を効率的に行え試験時間を短縮できるとともに、光スイッチの試験結果のデータ量を削減して格納するメモリ容量を取らない光スイッチ試験装置と、光スイッチ試験方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、光伝送路の光信号を切り換えたときに光損失を低減させ常時安定した光交換が行える光信号交換装置と、光信号交換装置の制御方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の光信号交換装置は、以下のことを特徴とする。光スイッチ試験装置による試験結果が格納されたメモリと光スイッチが光信号交換装置に装着される。光伝送路の光信号の切り換えを行う運用時、光検出器は、光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する。偏向制御量演算手段は、第２のミラーアレイによって構成される前記各出力ポートに対するスルーパスごとの光学オフセットと、前記第１のミラーアレイによって構成される各入力ポートおよび前記各出力ポートごとの構造パラメータのデフォルト値とにより偏向制御量を演算し、第１および第２の偏向手段に供給する。制御手段は、偏向制御量演算手段により演算された偏向制御量と、光検出器により検出された受光レベルに基づき、偏向制御量を変えながら光検出器が検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行し、前記構造パラメータは、前記第１の偏向手段における前記偏向制御量に対する前記偏向角の比率を示すパラメータである。
【００３２】
この発明によれば、光信号の切り換えを行う運用時に、切り換え後の各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを最大にし光損失を最小にすることができるため、常時安定した光交換動作が行える。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、本発明にかかる光スイッチ試験装置について説明する。この光スイッチ試験装置は、光スイッチの光学的特性の試験を行う。図１は、本発明の光スイッチ試験装置の構成を示すブロック図である。図示のように、光スイッチ１００は、光スイッチ試験装置１に組み込んで試験するようになっている。この光スイッチ試験装置１は、光源２と、光検出器３と、制御部４と、メモリ５と、駆動部６とを備えて構成されている。
【００３４】
光源２から出力される試験用の光信号は、光ファイバ１０を介して光スイッチ１００に出力される。光スイッチ１００は、前述した光信号の切り換えを行い光ファイバ１１を介して光検出器３に出力する。光スイッチ１００は、ポート数Ｎを有しており、光源２の光信号の出力ポート数、および光検出器３の入力ポート数は、同様に個数Ｎを有している。対応して光ファイバ１０，１１についても本数Ｎを有している。
【００３５】
具体的には、本数Ｎの光ファイバ１０は、それぞれ一端が光源２に接続され、他端が光スイッチ１００の入力側のコリメータアレイ１０３の各ポート１０３−１〜１０３−Ｎに接続される。光ファイバ１１は、それぞれ一端が光スイッチ１００の出力側のコリメータアレイ１０４の各ポート１０４−１〜１０４−Ｎに接続され、他端が光検出器３に接続される。これにより、光スイッチ１００の全ポートに対して光源２から光信号を入力でき、光スイッチ１００の全ポートから出力される光信号を光検出器３により検出できるようになる。
【００３６】
光検出器３は、例えば、光信号のレベルに応じた電気信号（フォトカレント；電流信号）を検出するフォトダイオードおよび、検出されたフォトカレントを電圧信号に変換して出力する電流／電圧変換器等により構成される。この光検出器３が検出した値（検出信号）は、制御部４に出力される。
【００３７】
制御部４は、光スイッチ１００に対する試験時に光スイッチ試験装置１全体の動作を制御する。この制御部４は、制御手段４ａと、オフセット演算手段４ｂと、構造パラメータ演算手段４ｃと、偏向制御量演算手段４ｄとを有している。制御手段４ａは、光スイッチ１００の試験時に、光検出器３から入力される検出信号に基づき、オフセット演算手段４ｂと、構造パラメータ演算手段４ｃと、偏向制御量演算手段４ｄとを用いた演算を実行制御する。この演算実行時に得られた偏向制御量を駆動部６に出力するとともに、演算実行により得られた最終的な試験結果（偏向制御量）をメモリ５に格納する。
【００３８】
メモリ５には、光スイッチ１００の全ポートに関する入力ポートと、出力ポートの組み合わせが一覧化されている。この入出力ポートの全組み合わせ一つ一つに対応して、制御部５の演算処理により得られた偏向制御量が格納されるようになっている。
【００３９】
制御部４を構成する上記各手段は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙｓ）等のＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成することができる。
【００４０】
駆動部６は、制御部４から出力されたデジタルの偏向制御量をアナログ量に変換して、光スイッチ１００を駆動する。具体的には、光スイッチ１００が有するＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５、およびＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６に対して変更する角度に対応した駆動電圧（Ｖ）を出力する。
【００４１】
次に、この発明の光スイッチ試験装置１による光スイッチ１００の試験内容について説明する。光スイッチ１００の試験は大きく分けて３つの算出処理からなる。この３つとは、［１］光学オフセット、［２］クロスパスの偏向制御量、［３］構造パラメータ、の各算出処理である。以下にそれぞれの算出処理内容を説明する。図２は、光スイッチ試験装置によるスイッチの試験手順を示すフローチャートである。以下、図２に示した内容に沿って試験手順を説明していく。
【００４２】
［１］光学オフセットの算出処理
光スイッチ１００の試験開始時は、図１に示したメモリ５のデータは全て０で初期化されている。そして、図２において入力ポート番号ｉ，出力ポート番号ｊとし、ｉ＝ｊとなるスルーパスの切り換え指示を行う（ステップＳ１）。これにより制御手段４ａは、メモリ５にアクセスし、切り換え指示に対応するポート情報を得て駆動部６に出力する。
【００４３】
図３は、メモリに格納されるデータ内容を示す図表である。メモリ５の領域は、図示のように、光学オフセット格納領域５ａと、入力ミラー構造パラメータ格納領域５ｂと、出力ミラー構造パラメータ格納領域５ｃとからなる。光学オフセット格納領域５ａには、入力ポート番号ｉ（１〜Ｎ）と、出力ポート番号ｊ（１〜Ｎ）が一致する（ｉ＝ｊ）スルーパスにおける光学オフセット（θoff ）が格納される。入力ミラー構造パラメータ格納領域５ｂには、入力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５の入力ポート番号１〜Ｎの入力ミラー構造パラメータ（Ａ）が格納される。出力ミラー構造パラメータ格納領域５ｃには、出力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６の出力ポート番号１〜Ｎの出力ミラー構造パラメータ（Ａ）が格納される。
【００４４】
ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２は、原理上、スルーパス時には、駆動部６に出力する偏向制御量（駆動電圧）が０のとき、光スイッチ１００における光損失が最小となる。しかし、前述したように、光スイッチ１００の組み立て時のずれに伴い、実際には光損失は最小とはならない。
【００４５】
このため、次に、駆動部６を介して光スイッチ１００を構成しているＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２において該当する入力ポート番号ｉに該当する入力ミラー１０５と、出力ポート番号ｊに該当する出力ミラー１０６にそれぞれ設けられた偏向手段（不図示）を駆動し、これら入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を調整する（ステップＳ２）。
【００４６】
図４は、角度変更時における光損失の変化状態を示す図表である。入力ミラー１０５，出力ミラー１０６の角度の調整は、前述したように偏向手段に対し、偏向制御量である駆動電圧を変更させて行う。入力ミラー１０５，出力ミラー１０６の偏向手段に対する駆動電圧を連続的に変化させることにより、光検出器３が検出する光信号の受光レベルが変化することが示されている。図示のように、受光レベルが最も高いピークＰが光損失が最小となる最適点である。また、駆動電圧は、電圧値αずつ変化させるようにしているが、この電圧値αは任意に設定することができる。
【００４７】
このときの光信号の受光レベルを光検出器３で検出し（ステップＳ３）、受光レベルが最も高くなる最適点が求められたか判断する（ステップＳ４）。最適点の判断は、ステップＳ２に復帰するフィードバック制御（ステップＳ４：Ｎｏ〜ステップＳ２〜ステップＳ３）を複数回実行して行う。１回のフィードバック制御では、偏向手段に対する駆動電圧をαだけ変化させたときに得られた受光レベルを検出し、前回の受光レベルより高くなったかを判断している。
【００４８】
このフィードバック制御には、制限回数Ｍを定めておく（ステップＳ５）。したがって、フィードバック制御は、制限回数Ｍに達するまでの期間（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、所定回数行われる。フィードバック制御の回数が制限回数Ｍ以上となった場合は（ステップＳ５：Ｎｏ）、切り換え対象となっている入力ミラー１０５，出力ミラー１０６が正常に角度変更されていない、もしくは、該当するポート番号ｉ，ｊの光ファイバに異常が発生していることが考えられる。
【００４９】
この場合、ステップＳ１に復帰し、該当するポート番号ｉ，ｊにおける最適点を求めることができない状態であると判断して、次に試験する組み合わせのポートに対する切り換え指示を行う。なお、このとき、光スイッチ試験装置１は、メモリ５の該当する格納エリアに「試験不能」や「使用不能」を示す所定の値を書き込んだり、試験不能のポートをリストで一覧化してもよい。
【００５０】
そして、最適点が求められると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、フィードバック制御により変更させた偏向制御量がオフセット演算手段４ｂでオフセット角度に変換され（ステップＳ６）、メモリ５における切り換え指示の対象となった入出力ポートの光学オフセット格納領域５ａに蓄積される。オフセット演算手段４ｂによる光学オフセットの算出は、下記の式（１）に基づき、上記最適点が求められたときにおける偏向手段の偏向角θを光学オフセットとする。
【００５１】
θ＝ＡＶ2 …（１）
ここで、θ：偏向手段の偏向角，Ａ：偏向手段の構造パラメータ，Ｖ：駆動部が出力する偏向制御量（駆動電圧）である。
【００５２】
上記の式（１）の関係に基づいて光学オフセットが算出される。この光学オフセットを算出する段階においては、構造パラメータＡとしては代表的な値を用いる。但し、後述するように、後に構造パラメータＡを正確に算出し、データを更新する処理が加えられる。
【００５３】
そして、スルーパスに関する全ての入力ポートの組み合わせに対する光学オフセットの演算が終わったか判断する（ステップＳ７）。全てのスルーパスに関する光学オフセットの演算が終わっていないときには（ステップＳ７：Ｎｏ）、ステップＳ１に復帰する。そして、スルーパスに該当する各出力ポートを全ポート測定し終えると（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ポート番号ｉ，ｊの全ての組み合わせに関する光学オフセットの算出を終了する。
【００５４】
［２］クロスパスの偏向制御量算出処理
入力ポート番号ｉ，出力ポート番号ｊとしてｉ＝ｊとなる全スルーパスに関する光学オフセットの算出終了後、クロスパスの偏向制御量の算出を行う。クロスパスでは、切り換え指示がｉ≠ｊとなるクロスパスの切り換え指示を行う（ステップＳ８）。これにより制御手段４ａは、メモリ５にアクセスし、切り換え指示に対応するポート情報を得て駆動部６に出力する。
【００５５】
図５は、クロスパスの光路を説明する図である。便宜上、ＭＥＭＳミラーアレイ１０１，１０２に設けられる入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の個数を少なく記載してある。また、これら入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の各ミラーを行列［行番号：列番号］を加えて記載してある。このクロスパスは、入力ポート番号ｉ＝４，出力ポート番号ｊ＝６とした例である。クロスパスにおける光路Ａは、図示のように、入力ミラー１０５および出力ミラー１０６の角度を変更させる。
【００５６】
この際、切り換え指示の対象となる入力ミラー１０５−４と、出力ミラー１０６−６の偏向角をそれぞれ光学オフセットを参照して決定する（ステップＳ９）。偏向制御量演算手段４ｄは、ステップＳ６で測定した光学オフセット情報をメモリ５から読み出し、クロスパスの偏向制御量（クロスパスに最適な駆動電圧）を算出する（ステップＳ１０）。
【００５７】
ｉ≠ｊとなるクロスパスの偏向制御量は、下記の式（２）に基づき算出される。
【００５８】
Ｖ＝√（（θ＋θoff ）／Ａ） …（２）
ここで、θoff ：光学オフセットである。
【００５９】
上記の式（２）には、光学オフセットが含まれているため、光学オフセットを考慮していない場合に比較して、偏向制御量Ｖを高精度に算出することができる。
【００６０】
次に、切り換え指示を受けた入力ポートと、出力ポートに該当する偏向制御量を格納手段（不図示）に格納し、その偏向制御量となるように駆動部６を実行することで切り換え対象となっている入力ミラー１０５−４、および出力ミラー１０６−６の変更手段を駆動し、偏向角を変化させる（ステップＳ１１）。これにより、図５に示すような光の光路Ａが形成される。この際、出力ポート番号ｊ＝６に相当するコリメータアレイ１０４のポート６（１０４−６）から出力された光信号の受光レベルを光検出器３で検出する（ステップＳ１２）。
【００６１】
そして、このときの光信号の受光レベルが最も高くなる最適点が求められたか判断する（ステップＳ１３）。最適点の判断は、ステップＳ１１に復帰するフィードバック制御（ステップＳ１３：Ｎｏ〜ステップＳ１１〜ステップＳ１２）を複数回実行して行う。スルーパス時と同様に、１回のフィードバック制御では、偏向手段に対する駆動電圧をαだけ変化させたときに得られた受光レベルを検出し、前回の受光レベルより高くなったかを判断する。
【００６２】
このフィードバック制御には、制限回数Ｎを定めておく（ステップＳ１４）。したがって、フィードバック制御は、制限回数Ｎに達するまでの期間（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、所定回数行われる。フィードバック制御の回数が制限回数Ｎ以上となった場合は（ステップＳ１４：Ｎｏ）、切り換え対象となっている入力ミラー１０５−４，出力ミラー１０６−６が正常に角度変更されていない、もしくは、該当するポート番号ｉ＝４，ｊ＝６の光ファイバに異常が発生していることが考えられる。
【００６３】
この場合、ステップＳ８に復帰し、該当するポート番号ｉ＝４，ｊ＝６における最適点を求めることができない状態であると判断して、次に試験する組み合わせのポートに対する切り換え指示を行う。なお、このとき、光スイッチ試験装置１は、メモリ５に割り当てた格納エリアに「試験不能」や「使用不能」を示す所定の値を書き込んだり、試験不能のポートをリストで一覧化してもよい。
【００６４】
そして、最適点が求められると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、構造パラメータの算出処理に移行する。ここで、最適点が得られたときにおける偏向手段の偏向角について説明する。例えば、使用する入出力ミラーの位置が行列［行番号ｎ：列番号ｍ］のうち、１行ずれている場合に必要な偏向手段の偏向角をΔｘとすると、図５に示すようにＩＮ［ｎ：ｍ］，ＯＵＴ［ｎ＋Ｎ：ｍ］でＮだけ差があるミラーを使用してクロスパスの接続をするためには、上記の式（１）より、
【００６５】
Δｘ×Ｎ＝Ａ×ＶN 2 …（３）
【００６６】
なる偏向制御量ＶN が必要である。同様にＩＮ［ｎ：ｍ］，ＯＵＴ［ｎ＋（Ｎ＋１）：ｍ］のように、（Ｎ＋１）行の差がある場合は、
【００６７】
Δｘ×（Ｎ＋１）＝Ａ×ＶN+1 2 …（４）
【００６８】
なる偏向制御量ＶN+1 が必要である。
【００６９】
［３］構造パラメータＡの算出
上記の処理により、図１３および図５に示す入力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５、および出力側のＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６のうち、クロスパスの交換に関する試験を正常に行うことができた入力ミラー１０５，出力ミラー１０６は、入力ポートと出力ポートの交換が２経路以上成立したことになる。
【００７０】
これらの入力ミラー１０５，出力ミラー１０６については、次に、ミラーの構造パラメータＡを算出する（ステップＳ１５）。構造パラメータ演算手段４ｃは、偏向角と偏向制御量を格納手段の該当エリアから読み出し、構造パラメータＡを算出する。構造パラメータＡは、上記の式（３）、（４）に基づき、下記の式（５）により得ることができる。
【００７１】
Δｘ＝Ａ（ＶN+1 2−ＶN 2）
∴Ａ＝Δｘ／（ＶN+1 2−ＶN 2） …（５）
【００７２】
構造パラメータＡの値は、入力ミラー０１０５と出力ミラー１０６について算出され、メモリ５の入力ミラーの構造パラメータの格納領域５ｂと、出力ミラーの構造パラメータの格納領域５ｃにそれぞれ格納される。
【００７３】
図６は、偏向制御量に対する偏向角のばらつきを説明するための図表である。図６（ａ）に示すように、入力ミラー１０５，出力ミラー１０６は、偏向制御量（駆動電圧）に対する偏向角が２次関数で示される特性曲線を有している。この図は、ミラーが角度変更可能な２軸方向のうち１軸についてのみ示したものである。入力ミラー１０５と出力ミラー１０６は、構造パラメータＡのばらつきがあるため、図６（ｂ）に示すように、各ミラーがそれぞれ異なる特性曲線となることがある。この図には、入力ミラー１０５の異なるポート番号１，２の特性曲線を例に示した。
【００７４】
これら入力ミラー１０５，出力ミラー１０６は、駆動電圧が０の非駆動時を中心として、一方への角度変更時には偏向角がプラス（＋）の駆動電圧を供給し、他方への角度変更時には、偏向角がマイナス（−）の駆動電圧を供給する。しかしながら、これら入力ミラー１０５，出力ミラー１０６は、図示のように、駆動電圧０を中央として左右（プラスとマイナス）で非対称の特性曲線を有する場合がある。このような入力ミラー１０５，出力ミラー１０６に対して、左右対象の特性曲線を前提として構造パラメータＡを演算した場合、偏向制御量の計算値に誤差が発生する。
【００７５】
このため、クロスパス接続する都度など、３経路目以降の偏向制御量の算出毎に上記の式（５）で求めたメモリ５の構造パラメータＡを読み出して利用する。入力ミラー１０５，出力ミラー１０６の構造パラメータＡは、任意の２つの経路が成立したミラーについて算出可能となるため、経路が成立した各入力ミラー１０５，出力ミラー１０６についてその都度計算を重ねていくことにより、構造パラメータＡの精度を向上させることができる。
【００７６】
上記の説明では、式（３），（４）に示したように、入力ミラー１０５の行列のうち、行方向のずれに対応した構造パラメータＡの演算を行うものである。同様の演算により入力ミラー１０５の列方向、および出力ミラー１０６の行、列方向についても構造パラメータＡを高精度化できるようになる。
【００７７】
そして、クロスパスに関する全ての入力ポートの組み合わせに対する偏向角および構造パラメータの演算が終わったか判断する（ステップＳ１６）。全てのクロスパスに関する偏向角および構造パラメータの演算が終わっていないときには（ステップＳ１６：Ｎｏ）、ステップＳ８に復帰する。そして、クロスパスに該当する各出力ポートを全ポート測定し終えると（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、ポート番号ｉ，ｊの全ての組み合わせに関する偏向角および構造パラメータの算出を終了する。
【００７８】
以上説明したように、光スイッチ１００の偏向制御量の試験を行う場合に、ＭＥＭＳミラー１０１，１０２の偏向手段が有する特性ばらつきを補正した偏向制御量の算出を行えるようになる。特に、スルーパス時に偏向手段が有する光学オフセットを算出し、この光学オフセットを用いて全てのクロスパスにおける偏向制御量を求めるため、偏向制御量の精度を向上できるとともに、試験時間を短縮することができる。
【００７９】
次に、メモリ５に格納するデータ量について説明する。偏向制御量の算出には、入力ポートとそれに対応する出力ポート，光学オフセットθoff ，構造パラメータＡの各情報が必要となる。切り換えを行う入力ポートと出力ポートの情報は入出力ポートの位置関係により定まる。
【００８０】
図３に示したように、入力ポート数をＮ，出力ポート数をＮとすると、光学オフセットθoff は、スルーパス時における入力ポート番号ｉと出力ポート番号ｊが一致する（ｉ＝ｊ）Ｎ通りについて、それぞれ入力ミラー１０５のＸ軸とＹ軸、および出力ミラー１０６のＸ軸とＹ軸の合計４Ｎ個のデータ量となる。また、構造パラメータＡは、入力ミラー１０５の入力ポート数Ｎそれぞれについて４軸の合計４Ｎ個のデータ量となる。同様に、出力ミラー１０６についても構造パラメータＡは、出力ポート数Ｎそれぞれについて４軸の合計４Ｎ個のデータ量となる。これにより、メモリ５には、これら光学オフセットθoff と、構造パラメータＡのために合計１２Ｎ個のパラメータが格納される。偏向制御量は、これら光学オフセットθoff と、構造パラメータＡに基づき、制御手段４ａの演算により求められる。
【００８１】
特に、光スイッチ１００の入出力ポート数が増えると、メモリ５に格納する偏向制御量が増加することになる。しかし、この発明によれば、メモリ５に格納するデータ内容を最適化して、偏向制御量を算出することができるようになる。
【００８２】
すなわち、入出力ポートを設定する切り換え指示を受けたときの偏向制御量は上記の式（２）により演算でき、また、偏向手段の偏向角は、入力ポートと出力ポートの位置により決定される。このため、前述した合計１２Ｎ個の格納エリアを有するメモリ５を用いるだけで、上記の各式（２）〜（５）に基づいて偏向制御量を算出することができるようになる。特に、図３に示したように、入力ポートと出力ポートの全ての組み合わせに関するパラメータを記憶する必要がなく、スルーパスに該当する入出力ポートｉ，ｊが一致する（ｉ＝ｊ）Ｎ通りに関する光学オフセットと、入力ポートｉ（入力ミラー１０５）のＮ個に関する構造パラメータＡと、出力ポートｊ（出力ミラー１０６）のＮ個に関する構造パラメータＡを記憶するだけで済む。
【００８３】
図７は、メモリに格納されるパラメータ個数を説明するための図表である。本発明の上記手順にしたがった方式によれば、１２Ｎ個のパラメータ個数で済む。これに対して、従来方式によるパラメータ個数は、図１５を用いて説明したように４Ｎ2 個となる。これにより、本発明方式によれば、入出力ポートが３以上であれば、従来に比してメモリ５のメモリ容量を削減できるようになり、ポート数が増大するほどその差が顕著に表れる。例えば、ポート数が１００のとき、本発明方式は、従来方式に比べて１０倍以上のメモリ量削減が図れる。
【００８４】
また、前述した試験方法によれば、光学オフセットの算出をスルーパスに該当する各入出力ポートに対してのみ行い、クロスパス時にこの光学オフセットを用いて構造パラメータを算出するため、偏向制御量の試験時間を１パスあたり１（分）程度で完了でき、従来に比べて１パスあたりの試験時間を５分の１に短縮できるようになる。
【００８５】
以上説明した光スイッチ試験装置１は、光スイッチ１００が有するＮ個の入出力ポートを個別に光ファイバ１０，１１を用いて光源２と光検出器３に接続する構成とした。これに限らず、光源２と光スイッチ１００の間、および光スイッチ１００と光検出器３の間、にそれぞれ不図示の光切換器を設けてもよい。光源２から出力された光は、単一本の光ファイバ１０から光切換器を介して試験中の入力ポートに選択的に出力される。同様に、光スイッチ１００の試験中の出力ポートの光を光切換器を介して選択的に取り出し単一本の光ファイバ１１を介して光検出器３に出力させる。この構成によれば、光検出器３は、光スイッチ１００のポート数Ｎに一致する個数の受光素子アレイを設ける必要がなく、単一個の受光素子で構成できる。
【００８６】
次に、この発明による光信号交換装置について説明する。光信号交換装置は、光伝送路上で光信号のチャンネル（系統）を切り換えるものである。図８は、本発明の光信号交換装置の構成を示すブロック図である。この光信号交換装置２０には、前述した光スイッチ試験装置１により試験が行われた後の光スイッチ１００が組み込まれる。
【００８７】
この光信号交換装置２０は、光スイッチ１００部分を光伝送路２１の経路上に挿入させた形で配設される。光伝送路２１は、Ｎ個の光ファイバからなり、各光ファイバ毎に異なるチャンネルが割り当てられている。そして、光スイッチ１００は、光伝送路２１のＮ個のチャンネルに対して、前述した光路の切り換えを行うものであり、スルーパス時には同じチャンネルのまま光信号を伝送し、クロスパス時には光信号を入力されたチャンネルと異なるチャンネルから出力する。なお、この「チャンネル」とは、光スイッチ１００において用いた「ポート」と同じ意味である。
【００８８】
光信号交換装置２０は、光検出器２２と、制御部２３と、駆動部２４と、メモリ２５を有している。光検出器２２は、光伝送路２１上における光スイッチ１００の後段位置に配置される。この光検出器２２は、モニタＰＤアレイによって構成され、光伝送路２１上における光スイッチ１００通過後のＮ系統の光信号を個別に検出する。光検出器２２は、光伝送路２１上の光信号の大部分、例えば、入力された光信号強度の９５％を光伝送路２１上に出力し、残りの５％をフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子に分岐して出力させる。ＰＤは、各出力光信号のレベルに応じた電気信号（フォトカレント；電流信号）を出力し、図示しない電流／電圧変換器は、ＰＤの電気信号を電圧信号に変換して制御部２３に出力する。なお、光検出器２２は、光伝送路２１のＮ個の系統の光信号の受光レベルを個別に検出して検出信号を制御部２３に出力する。制御部２３は、Ｎ個のポートを有し、Ｎ個のポートに入力された検出信号を時分割に走査し取り込む。
【００８９】
図９は、光信号交換装置におけるメモリのデータ内容を示す図表である。メモリ２５には、光スイッチ試験装置１の試験により得られた、光スイッチ１００の入力ポート番号と出力ポート番号の全ての組み合わせにそれぞれ対応した偏向制御量が格納されている。
【００９０】
光スイッチ試験装置１は、光学オフセットθoff と、構造パラメータＡに基づき、偏向制御量（駆動電圧Ｖ）を算出し、この偏向制御量を前述のメモリ５に格納し、このメモリ５を光信号交換装置２０に装着してもよい。これに限らず、光スイッチ試験装置１などの外部装置からデータ転送されて図示しない書き込み手段が既に装着されている空のメモリ２５に書き込む構成としてもよい。
【００９１】
制御部２３は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙｓ）等のＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成される。この制御部２３は、光伝送路２１上の光信号の切り換えを行うために光スイッチ１００を駆動制御する。具体的には、チャンネルの切り換え時に、入出力ポートに該当する入力ミラー１０５および出力ミラー１０６（図１３参照）の偏向制御量を、メモリ２５から読み出し、駆動部２４を介して光スイッチ１００に出力する。
【００９２】
この偏向制御量は、光スイッチ試験装置１により光スイッチ１００を実際に試験して得たものであるため、この偏向制御量を用いるだけで全てのチャンネルに対して光損失を最小にすることができる。しかしながら、光信号交換装置２０を実際に運用すると、光スイッチ１００の環境温度の変化などを要因として、同じ偏向制御量であっても、光スイッチ１００の試験時と、光信号交換装置２０による運用時では、入力ミラー１０５および出力ミラー１０６の偏向角度が異なり、所定の光損失が生じる。これに対応すべく、制御部２３は、光信号の切り換え後における光出力レベルの安定化制御を実行する。具体的には、光スイッチ１００の全ポートを走査して光信号の受光レベルを監視する。そして、光スイッチ１００の光損失を最小に維持させるために、駆動部２４に対して所定の偏向制御量を出力するフィードバック制御を行う。このフィードバック制御の詳細は後述する。
【００９３】
駆動部２４は、制御部２３から出力される偏向制御量を受けて、これをアナログ制御量である駆動電圧Ｖに変換し、光スイッチ１００の偏向手段（不図示）を駆動する。この駆動電圧Ｖに対応して、光スイッチ１００を構成しているＭＥＭＳミラーアレイ１０１の入力ミラー１０５、およびＭＥＭＳミラーアレイ１０２の出力ミラー１０６が２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に角度変更される。
【００９４】
次に、光信号交換装置２０による光出力レベルの安定化制御について説明する。光伝送路２１の運用時、光信号交換装置２０の制御部２３は、光スイッチ１００が有する全ての出力ポートの光信号の受光レベルを監視する。この運用時、光スイッチ１００が有する各入力ポートと出力ポートとの間は、スルーパス、あるいはクロスパスの光路Ａ（図５参照）が形成される。
【００９５】
メモリ２５には、スルーパスに該当する入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の偏向制御量がオフセット量だけ格納され、クロスパスに該当する入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の偏向制御量は、所定の値が格納されているとする。制御部２３は、これらスルーパス、あるいはクロスパスに該当する入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の偏向制御量を読み出して駆動部２４に出力する。駆動部２４は、偏向制御量に対応する駆動電圧Ｖをこれら入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の偏向手段に供給する。偏向手段は、設定されたクロスパスの光路Ａを形成するよう、これら入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を変更する。
【００９６】
このように、光信号交換装置２０は、光スイッチ１００の切り換えにより光伝送路２１の光信号を他のチャンネルに切り換え可能な状態で運用される。図１０は、光信号交換装置による光出力レベルの安定化制御を示すフローチャートである。図には、運用時のある１つの光路Ａに対する光出力レベルの安定化制御について記載されている。この際、ある１つのパスは、スルーパスあるいはクロスパスのいずれかであるが、スルーパスあるいはクロスパスのいずれであっても以下の安定化制御を行う。
【００９７】
まず、制御部２３は、メモリ２５から偏向制御量を読み出し、駆動部２４に供給し、光スイッチ１００の切り換えを行う（ステップＳ２０）。駆動部２４は、偏向制御量を駆動電圧Ｖに変換し、対応する入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の偏向手段にそれぞれ供給する。このときの偏向制御量は、光スイッチ試験装置１による試験結果に基づき演算されたものであるため、理論的には、最も光損失が少ない最適点となる。しかしながら、光信号交換装置２０は、運用中に装置の環境温度等の変化により、光スイッチ１００、制御部２３、駆動部２４などが影響を受ける。このため、メモリ２５から読み出した偏向制御量による制御では光損失の最適点が得られないことがある。
【００９８】
このため、制御部２３は、このパスに該当する出力ポートの光信号の受光レベルを光検出器２２から取得する（ステップＳ２１）。この後、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を可変させながら光信号の受光レベルを取得する処理を行う。この際、メモリ２５から読み出した偏向制御量を基準として、偏向制御量を増減させ、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を現在の角度を基準として可変させる。ここで、入力ミラー１０５および出力ミラー１０６は、２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に角度変更可能であるため、入力ミラー１０５のＸ軸をＸ１軸、Ｙ軸をＹ１軸とし、出力ミラー１０６のＸ軸をＸ２軸、Ｙ軸をＹ２軸として説明する。
【００９９】
はじめに、入力ミラー１０５の偏向手段に対して供給するＸ１軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ２２）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ２３）。この電圧の増加方向は、図４に示した駆動電圧Ｖのプラス方向である。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、ステップＳ２２に戻り、電圧値α分だけ増加させることを繰り返す。これにより、図４に示すように、光信号の受光レベルのピークＰが得られる。なお、ピークＰを検出した後には、駆動電圧Ｖを増加させると、受光レベルが減少し始める。
【０１００】
したがって、受光レベルが増加した後、同じあるいは減少したときには（ステップＳ２３：Ｎｏ）、Ｘ１軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させる（ステップＳ２４）。この電圧の増加方向は、図４に示した駆動電圧Ｖのマイナス方向である。これにより、入力ミラー１０５のＸ１軸の受光レベルが最も高く、光損失が少ない最適点が得られる。
【０１０１】
次に、出力ミラー１０６の偏向手段に対して供給するＸ２軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ２５）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ２６）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、ステップＳ２５に戻り、電圧値α分だけ増加させることを繰り返す。
【０１０２】
このように、受光レベルが増加した後、同じあるいは減少したときには（ステップＳ２６：Ｎｏ）、Ｘ２軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させる（ステップＳ２７）。これにより、出力ミラー１０６のＸ２軸の受光レベルが最も高く、光損失が少ない最適点が得られる。
【０１０３】
次に、入力ミラー１０５の偏向手段に対して供給するＹ１軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ２８）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ２９）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）、ステップＳ２８に戻り、電圧値α分だけ増加させることを繰り返す。
【０１０４】
このように、受光レベルが増加した後、同じあるいは減少したときには（ステップＳ２９：Ｎｏ）、Ｙ１軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させる（ステップＳ３０）。これにより、入力ミラー１０５のＹ１軸の受光レベルが最も高く、光損失が少ない最適点が得られる。
【０１０５】
次に、出力ミラー１０６の偏向手段に対して供給するＹ２軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ３１）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ３２）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３１に戻り、電圧値α分だけ増加させることを繰り返す。
【０１０６】
このように、受光レベルが増加した後、同じあるいは減少したときには（ステップＳ３２：Ｎｏ）、Ｙ２軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させる（ステップＳ３３）。これにより、出力ミラー１０６のＹ２軸の受光レベルが最も高く、光損失が少ない最適点が得られる。この後、ステップＳ２２に戻り、上記の各処理を再度実行することを繰り返す。
【０１０７】
以上説明した光出力レベルの安定化制御制御によれば、入力ミラー１０５のＸ１軸とＹ１軸、および出力ミラー１０６のＸ２軸とＹ２軸について、各軸毎の最適点を順次求めていくことができる。このように、光スイッチ１００によりチャンネルを切り換えたポートに該当する入力ミラー１０５と出力ミラー１０６を２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に角度を変えながら受光レベルを検出することにより、光信号交換装置２０の環境温度等が変化しても切り換えたチャンネルの光信号の光損失を常に低減化できるようになる。
【０１０８】
次に、光信号交換装置による光出力レベルの安定化制御の他の例について説明する。図１１は、光信号交換装置による光出力レベルの安定化制御の他の例を示すフローチャートである。この制御では、入力ミラー１０５のＸ１軸とＹ１軸、および出力ミラー１０６のＸ２軸とＹ２軸について、各軸に対する最適点を求める処理を順次１回ずつ行うことを繰り返していき最適点を求めていくものである。
【０１０９】
まず、制御部２３は、メモリ２５から偏向制御量を読み出し、駆動部２４に供給し、光スイッチ１００の切り換えを行う（ステップＳ４１）。そして、チャンネルを切り換えたパスに該当する出力ポートの光信号の受光レベルを光検出器２２から取得する（ステップＳ４２）。この後、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を可変させながら光信号の受光レベルの変化を検出する処理を行う。この際、メモリ２５から読み出した偏向制御量を基準として、偏向制御量を増減させ、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度を現在の角度を基準として可変させる。
【０１１０】
はじめに、入力ミラー１０５の偏向手段に対して供給するＸ１軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ４３）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ４４）。この電圧の増加方向は、図４に示した駆動電圧Ｖのプラス方向である。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）、出力ミラー１０６のＸ２軸の制御（ステップＳ４６）に移る。一方、現在の光信号の受光レベルが同じあるいは減少した場合には（ステップＳ４４：Ｎｏ）、Ｘ１軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させて元の駆動電圧Ｖに戻す（ステップＳ４５）。この電圧の増加方向は、図４に示した駆動電圧Ｖのマイナス方向である。
【０１１１】
受光レベルが増加すれば、入力ミラー１０５のＸ１軸における光信号の受光レベルを図４に示すピークＰに近づけることができる。一方、ピークＰから離れる状態であれば、駆動電圧Ｖを増加させると、受光レベルが減少することになるため、元の駆動電圧Ｖに戻す。
【０１１２】
次に、出力ミラー１０６の偏向手段に対して供給するＸ２軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ４６）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ４７）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ４７：Ｙｅｓ）、入力ミラー１０５のＹ１軸の制御（ステップＳ４９）に移る。一方、現在の光信号の受光レベルが同じあるいは減少した場合には（ステップＳ４７：Ｎｏ）、Ｘ２軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させて元の駆動電圧Ｖに戻す（ステップＳ４８）。
【０１１３】
次に、入力ミラー１０５の偏向手段に対して供給するＹ１軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ４９）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ５０）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、出力ミラー１０６のＹ２軸の制御（ステップＳ５２）に移る。一方、現在の光信号の受光レベルが同じあるいは減少した場合には（ステップＳ５０：Ｎｏ）、Ｙ１軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させて元の駆動電圧Ｖに戻す（ステップＳ５１）。
【０１１４】
次に、出力ミラー１０６の偏向手段に対して供給するＹ２軸駆動用の駆動電圧Ｖを、現在の電圧に対し電圧値α分だけ増加（＋α）させる（ステップＳ５２）。そして、このときに光信号の受光レベルが増加したか判断する（ステップＳ５３）。そして、現在の光信号の受光レベルが増加した場合には（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、再度ステップＳ４３に復帰して各軸の制御を再度実行する。一方、現在の光信号の受光レベルが同じあるいは減少した場合には（ステップＳ５３：Ｎｏ）、Ｙ２軸の駆動電圧Ｖを１回増加させた電圧値α分だけ減少（−α）させて元の駆動電圧Ｖに戻す（ステップＳ５４）。
【０１１５】
このように、上記の処理手順によれば、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６の角度変更を、Ｘ１軸、Ｘ２軸、Ｙ１軸、Ｙ２軸の順序で繰り返し実行する。これにより、各軸に対する角度変更を最小の時間で順次実行でき、ある１つのパスの最適点を求める処理を迅速に行うことができるようになる。なお、ステップＳ４５，ステップＳ４８，ステップＳ５１，ステップＳ５４において駆動電圧Ｖを元の値に戻す処理を行う構成としたが、これに限らず、これらのステップでは当初供給した駆動電圧Ｖの値に対しマイナス方向に所定倍、例えば２倍（−２α）の電圧を供給し、受光レベルが増加したか判断し、受光レベルが増加しなければ元の駆動電圧Ｖに戻す構成としてもよい。これにより、当初供給した駆動電圧Ｖを中心として一方、および他方（マイナス）側に対してミラーの角度を振って最適点を求めることができるようになる。
【０１１６】
なお、図１０および図１１に示した光出力安定化の手順においては、入力ミラー１０５と出力ミラー１０６のミラー角度変更をＸ１軸，Ｘ２軸，Ｙ１軸，Ｙ２軸の順序で行う構成としたが、これに限らず１巡する過程で各軸に対する角度変更を行えばどのような順序で角度変更してもよい。
【０１１７】
次に、この発明の光信号交換装置の変形例について説明する。図１２は、本発明の光信号交換装置の他の構成を示すブロック図である。図１２において、前述した図８の構成と同一の構成部には同一の符号を附している。
【０１１８】
この構成例において、メモリ２５に格納するパラメータは、光学オフセットθoff と、構造パラメータＡである。これらのパラメータは、図１を用いて説明した光スイッチ試験装置１が実行する試験結果として得られる。メモリ２５は、光学オフセットθoff とを格納する光学オフセットメモリ２５ａと、構造パラメータＡを格納するミラー構造パラメータメモリ２５ｂにより構成されている。図示の構成に限らず、単一のメモリ２５を用いて領域を２分割し、各領域に光学オフセットθoff と、構造パラメータＡを格納する構成としてもよい。
【０１１９】
制御部２３は、制御手段２３ａと、偏向制御量演算手段２３ｂにより構成されている。偏向制御量演算手段２３ｂは、切り換えられたチャンネルのパスに該当する入出力ポートの光学オフセットθoff と、構造パラメータＡをメモリ２５から読み出し、これら光学オフセットθoff と、構造パラメータＡにより偏向制御量を演算して求める。この偏向制御量は、光スイッチ１００の試験結果に基づく値である。
【０１２０】
そして、制御手段２３ａは、求められた偏向制御量を駆動部２４に出力し、光スイッチ１００を切り換えたときの入力ミラー１０５および出力ミラー１０６の角度を設定する。
【０１２１】
また、偏向制御量演算手段２３ｂには、該当するパスの出力ポートにおける光信号の受光レベルが入力される。これにより、光信号交換装置２０の光スイッチ１００を切り換えた際に、該当するパスにおける光損失の最適点を求めて光出力安定化の制御を行う。
【０１２２】
この光出力安定化の制御は、図１０あるいは図１１を用いて説明した手順と同様であり、説明を省略する。このように、光信号交換装置２０が偏向制御量を演算して求める場合であっても、環境温度の変化等に対応して常に光損失の最適点を求めることができる。
【０１２３】
以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。例えば、光信号交換装置２０は、光検出器２２に代えて、光伝送路２１上に光分岐カプラを設けて光伝送路２１上の光信号を２分岐させ、分岐側にＰＤアレイからなる光検出器を設ける構成とすることもできる。また、前述した光出力安定化の制御では、光スイッチ１００を切り換えたパスに該当する入出力ポートについて光損失の最適点を求める構成とした。これに限らず、制御部２３は、光信号交換装置２０の運用中に全てのポートを順次走査して各ポートに対し上記の光出力安定化の制御を行うことができる。光スイッチ１００が有するポート数が多い場合には、ポート数を複数ブロックに分け、複数のブロックのポートを同時並行して光出力安定化の制御を行うことができる。
【０１２４】
また、この発明に用いられる光スイッチ１００が設けられる光信号交換装置２０は、波長多重されたＷＤＭ信号をそのまま切り換えたり、分波後の各波長を切り換えることができる。
【０１２５】
さらに、以上説明した光スイッチの試験方法および光出力安定化の制御にかかる方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、各種記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【０１２６】
以上のように本発明は、光スイッチの組み立て時にずれが生じても、入力ポートと出力ポートの間における全てのパスにおける最適な偏向制御量を得る光スイッチ試験装置と光スイッチ試験方法を提供することに適している。また、本発明は、光伝送路の光信号を切り換える際の光損失を低減化できる光信号交換装置と光信号交換装置の制御方法を提供することに適している。
【０１２７】
（付記１）複数の入力ポートおよび出力ポートを備え、任意のパスに該当する入力ポートと出力ポートとの間で光信号を切り換えるために光路を偏向させる光スイッチの光学的特性の試験を行う光スイッチ試験装置において、
前記光スイッチの各入力ポートに試験用の光信号を入力させる光源と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する光検出器と、
前記光スイッチの光信号を切り換える度に、前記光路の偏向状態を変えながら前記光検出器が検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求め、前記偏向の状態を最適化するためのパラメータを前記最適点に基づき演算する制御手段と、
を具備することを特徴とする光スイッチ試験装置。
【０１２８】
（付記２）前記光スイッチは、
前記入力ポート数に対応した数のティルトミラーと、該ティルトミラーを駆動して前記入力ポートから入射された前記光信号を任意の角度方向に反射させる第１の偏向手段とを有する第１のミラーアレイと、
前記出力ポート数に対応した数のティルトミラーと、該ティルトミラーを駆動して前記第１のミラーアレイから入射された前記光信号を任意の前記出力ポートの角度方向に反射させる第２の偏向手段とを有する第２のミラーアレイとを備え、
前記制御手段は、
前記光スイッチの光信号を切り換えた際に選択した前記入力ポートと、前記出力ポートとの間で前記光路を形成するために前記ティルトミラーの角度変更に必要な偏向制御量を演算し、前記第１の偏向手段および第２の偏向手段に供給することを特徴とする付記１に記載の光スイッチ試験装置。
【０１２９】
（付記３）前記制御手段は、
前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段と前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に対し、ティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を変化させて供給する偏向制御量可変手段を備え、
前記入力ポートと出力ポートのポート番号が同一であるスルーパスの光路を形成させたときに、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させ、前記光検出器が検出した受光レベルが最も高くなる最適点が得られた角度位置に基づき、前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイの光学オフセットを算出するオフセット演算手段と、
前記オフセット演算手段により算出された光学オフセットに基づき、前記入力ポートおよび出力ポートのティルトミラーを角度変更させるための前記偏向制御量を演算する偏向制御量演算手段と、
を具備することを特徴とする付記２に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３０】
（付記４）前記制御手段は、
前記入力ポートと出力ポートのポート番号が異なるクロスパスの光路を形成させたときに、前記光学オフセットと、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させ、前記光検出器が検出した受光レベルが最も高くなる最適点が得られた角度位置に基づき、前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイの構造パラメータを算出する構造パラメータ演算手段と、
前記オフセット演算手段により算出された光学オフセットと、前記構造パラメータ演算手段により算出された構造パラメータに基づき、前記入力ポートおよび出力ポートのティルトミラーを角度変更させるための前記偏向制御量を演算する偏向制御量演算手段と、
を具備することを特徴とする付記３に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３１】
（付記５）前記制御手段により算出された前記光学オフセットおよび前記構造パラメータを、対応する入力ポートと出力ポートの演算結果として格納するメモリを具備することを特徴とする付記４に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３２】
（付記６）前記制御手段は、
前記最適点を検出する際に、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させる回数に所定の制限回数を設けたことを特徴とする付記３または４に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３３】
（付記７）前記制御手段は、
前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させる回数が前記所定の制限回数を超えたときに、該当する入力ポートと出力ポートが使用不能であると判断し、前記メモリに使用不能であることを示す情報を格納することを特徴とする付記６に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３４】
（付記８）前記光スイッチを構成する前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイは、前記ティルトミラーをＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の２軸方向にそれぞれ角度変更自在であり、
前記制御手段は、
前記オフセット演算および前記構造パラメータの演算時に前記光スイッチを前記２軸方向の正負に角度変更させて前記最適点を検出することを特徴とする付記３または４に記載の光スイッチ試験装置。
【０１３５】
（付記９）光伝送路を構成する複数のチャンネルの光信号を任意の他のチャンネルに切り換える光スイッチが設けられた光信号交換装置において、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する光検出器と、
前記光スイッチを構成する第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーの光学オフセットと構造パラメータが格納されたメモリと、
前記メモリに格納された前記光学オフセットと、前記構造パラメータに基づき、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を演算する偏向制御量演算手段と、
前記偏向制御量演算手段により演算された偏向制御量を、前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段と前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に供給して前記ティルトミラーの角度を変更させる駆動手段と、
前記偏向制御量演算手段により演算された偏向制御量と、前記光検出器により検出された受光レベルに基づき、前記偏向制御量を変えながら前記光検出器が検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行する制御手段と、
を具備することを特徴とする光信号交換装置。
【０１３６】
（付記１０）前記光スイッチを構成する前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイは、前記ティルトミラーをＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の２軸方向にそれぞれ角度変更自在であり、
前記制御手段は、
前記光スイッチを前記２軸方向の正負に角度変更させて前記最適点を検出することを特徴とする付記９に記載の光信号交換装置。
【０１３７】
（付記１１）前記制御手段は、
前記光スイッチを切り換えた度に該当する前記入力ポートおよび前記出力ポートついて前記最適点を求める制御を実行することを特徴とする付記９または１０に記載の光信号交換装置。
【０１３８】
（付記１２）前記制御手段は、
前記光スイッチの全チャンネルに該当する前記入力ポートおよび前記出力ポートを順次走査し、全入力ポートおよび出力ポートについて前記最適点を求める制御を実行することを特徴とする付記９または１０に記載の光信号交換装置。
【０１３９】
（付記１３）複数の入力ポートおよび出力ポートを備え、任意のパスに該当する入力ポートと出力ポートとの間で光信号を切り換えるために光路を偏向させる光スイッチの光学的特性の試験を行う光スイッチの試験方法において、
前記光スイッチの各入力ポートに試験用の光信号を入力させる光信号の入力工程と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記光スイッチの光信号を切り換える度に、前記光路の偏向状態を変えながら検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求め、該最適点に基づき前記偏向の状態を最適化するためのパラメータを演算するパラメータ演算工程と、
を含むことを特徴とする光スイッチ試験方法。
【０１４０】
（付記１４）前記パラメータ演算工程は、
前記入力ポートと出力ポートのポート番号が同一であるスルーパスの光路を形成させたときに、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させ、前記光検出器が検出した受光レベルが最も高くなる最適点が得られた角度位置に基づき、前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイの光学オフセットを算出するオフセット演算工程を含むことを特徴とする付記１３に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４１】
（付記１５）前記パラメータ演算工程は、
前記オフセット演算工程の実行後、前記入力ポートと出力ポートのポート番号が異なるクロスパスの光路を形成させたときに、算出された前記光学オフセットと、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させ、前記光検出器が検出した受光レベルが最も高くなる最適点が得られた角度位置に基づき、前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイの構造パラメータを算出する構造パラメータ演算工程を含むことを特徴とする付記１４に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４２】
（付記１６）前記構造パラメータ演算工程は、
前記入力ポートと前記出力ポートをパス接続する度に該当するパスの前記入力ポートと前記出力ポートの構造パラメータを逐次算出することを特徴とする付記１５に記載の光スイッチ試験方式。
【０１４３】
（付記１７）前記パラメータ演算工程は、
前記最適点を検出する際に、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させる回数が所定の制限回数を超えたときに、該当する入力ポートと出力ポートが使用不能であると判断し、前記メモリに使用不能であることを示す情報を格納することを特徴とする付記１４または１５に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４４】
（付記１８）前記パラメータ演算工程は、
前記光学オフセットおよび前記構造パラメータの演算時に前記光スイッチの前記ティルトミラーを角度変更自在なＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の２軸方向に角度変更させて前記最適点を検出することを特徴とする付記１４または１５に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４５】
（付記１９）前記パラメータ演算工程は、
光スイッチの入力ポートと出力ポートが一致するＮ個の組み合わせについて、前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイのＸ軸およびＹ軸の計４Ｎ個の光学オフセットを算出し、
前記光スイッチの入力ポートのＮ個について、前記第１のミラーアレイのＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の計４Ｎ個の構造パラメータを算出し、
前記光スイッチの出力ポートのＮ個について、前記第２のミラーアレイのＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の計４Ｎ個の構造パラメータを算出することを特徴とする付記１８に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４６】
（付記２０）前記パラメータ演算工程は、
前記オフセット演算工程により算出された光学オフセットと、前記構造パラメータ演算工程により算出された構造パラメータに基づき、前記入力ポートおよび出力ポートのティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を演算する偏向制御量演算工程を含むことを特徴とする付記１９に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４７】
（付記２１）前記パラメータ演算工程により算出された前記光学オフセットおよび前記構造パラメータを、対応する入力ポートと出力ポートの演算結果としてメモリに格納するメモリ格納工程を含むことを特徴とする付記１９に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４８】
（付記２２）前記パラメータ演算工程により算出された前記偏向制御量に対応する入力ポートと出力ポートの演算結果としてメモリに格納するメモリ格納工程を含むことを特徴とする付記２０に記載の光スイッチ試験方法。
【０１４９】
（付記２３）光伝送路を構成する複数のチャンネルの光信号を任意の他のチャンネルに切り換える光スイッチが設けられた光信号交換装置の制御方法において、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記光スイッチを構成する第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーの光学オフセットと構造パラメータのデフォルト値に基づき、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を演算する偏向制御量演算工程と、
前記偏向制御量演算工程により演算された偏向制御量を、前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段と前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に供給して前記ティルトミラーの角度を変更させる駆動工程と、
前記偏向制御量演算工程により演算された偏向制御量と、前記受光レベル検出工程により検出された受光レベルに基づき、前記偏向制御量を変えながら検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行する制御工程と、
を含むことを特徴とする光信号交換装置の制御方法。
【０１５０】
（付記２４）前記制御工程は、
前記光スイッチを構成する前記第１のミラーアレイおよび前記第２のミラーアレイの前記ティルトミラーをＸ軸の正負方向、およびＹ軸の正負方向の２軸方向にそれぞれ角度変更させて前記最適点を検出することを特徴とする付記２３に記載の光信号交換装置の制御方法。
【０１５１】
（付記２５）前記制御工程は、
前記光スイッチを切り換えた度に該当する前記入力ポートおよび前記出力ポートについて前記最適点を求める制御を実行することを特徴とする付記２３または２４に記載の光信号交換装置の制御方法。
【０１５２】
（付記２６）前記制御手段は、
前記光スイッチの全チャンネルに該当する前記入力ポートおよび前記出力ポートを順次走査し、全入力ポートおよび出力ポートについて前記最適点を求める制御を実行することを特徴とする付記２３または２４に記載の光信号交換装置の制御方法。
【０１５３】
（付記２７）複数の入力ポートおよび出力ポートを備え、任意のパスに該当する入力ポートと出力ポートとの間で光信号を切り換える光スイッチを光学的特性を試験した後に光信号交換装置に装着し、光伝送路上に設けられ複数のチャンネルの光信号を任意の他のチャンネルに切り換える光信号交換装置の制御方法において、
前記光スイッチの光学的特性の試験は、
前記光スイッチの各入力ポートに試験用の光信号を入力させる光信号の入力工程と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記光スイッチの偏向状態を変えながら検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求め、該最適点に基づき前記偏向の状態を最適化するための光学オフセットと構造パラメータを演算するパラメータ演算工程と、
前記パラメータ演算工程により演算された前記光学オフセットと構造パラメータをメモリに格納するパラメータ格納工程とを含み、
前記光信号交換装置による制御は、
前記光学的特性の試験後の光スイッチおよび前記メモリを装着する装着工程と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記メモリに格納された前記光学オフセットと、前記構造パラメータに基づき、前記光スイッチに設けられた第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を演算する偏向制御量演算工程と、
前記偏向制御量演算工程により演算された偏向制御量を前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段および前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に供給し、前記ティルトミラーの角度を変更させる駆動工程と、
前記偏向制御量演算手段により演算された偏向制御量と、前記光検出器により検出された受光レベルに基づき、前記偏向制御量を変えながら前記光検出器が検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行する制御工程と、
を含むことを特徴とする光信号交換装置の制御方法。
【０１５４】
（付記２８）複数の入力ポートおよび出力ポートを備え、任意のパスに該当する入力ポートと出力ポートとの間で光信号を切り換える光スイッチの光学的特性を試験した後に光信号交換装置に装着し、光伝送路上に設けられ複数のチャンネルの光信号を任意の他のチャンネルに切り換える光信号交換装置の制御方法において、
前記光スイッチの光学的特性の試験は、
前記光スイッチの各入力ポートに試験用の光信号を入力させる光信号の入力工程と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記光スイッチの偏向状態を変えながら検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求め、該最適点に基づき前記偏向の状態を最適化するための光学オフセットと構造パラメータを演算するパラメータ演算工程と、
前記パラメータ演算工程により演算された前記光学オフセットと構造パラメータに基づき前記光スイッチに設けられた第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させるための偏向制御量を演算する偏向制御量演算工程と、
前記偏向制御量演算工程により演算された偏向制御量をメモリに格納するパラメータ格納工程とを含み、
前記光信号交換装置による制御は、
前記試験後の光スイッチおよび前記メモリを装着する装着工程と、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記メモリに格納された偏向制御量を前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段および前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に供給し、前記ティルトミラーの角度を変更させる駆動工程と、
前記偏向制御量と、前記光検出器により検出された受光レベルに基づき、前記偏向制御量を変えながら前記光検出器が検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行する制御工程と、
を含むことを特徴とする光信号交換装置の制御方法。
【０１５５】
（付記２９）前記装着工程は、
予め装着されている空のメモリに対し、前記光学オフセットと前記構造パラメータをデータ転送により格納させることを特徴とする付記２７に記載の光信号交換装置の制御方法。
【０１５６】
（付記３０）前記装着工程は、
予め装着されている空のメモリに対し、前記偏向制御量をデータ転送により格納させることを特徴とする付記２８に記載の光信号交換装置の制御方法。
【０１５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光スイッチ試験装置によれば、スルーパスの光路を形成させて光スイッチの組み立て時のずれによる光学オフセットを算出するため、各入力ポートに対する各出力ポートの偏向制御量を精度よく算出することができるようになる。また、クロスパスの光路を形成する度に、算出されている光学オフセットを用いて入力ポートと出力ポートのティルトミラーの構造パラメータを算出していくことができ、ティルトミラーの光学的特性にばらつきがあっても構造パラメータを高精度化していくことができるようになる。そして、偏向制御量を求めるために受光レベルを検出して偏向手段を駆動する制御の回数を削減できるため、短時間で効率的に光スイッチの光学的特性を試験できるようになるという効果を奏する。また、スルーパスに相当する入出力ポート数分の光学オフセットに基づき、構造パラメータを演算して求めるため、これら光学オフセットと構造パラメータのデータ量を削減でき、データを格納するメモリの容量を取らないため、光スイッチの規模が大きくなっても、メモリに必要な容量を削減できるという効果を奏する。
【０１５８】
本発明の光スイッチ試験装置によれば、光スイッチの光学的特性である光学オフセットと構造パラメータにより偏向制御量を演算して光スイッチを切り換えることにより、光損失を最小にできるようになるとともに、ティルトミラーを駆動する偏向制御量を可変させながら、受光レベルの最適点を求める制御を行うため、環境温度等の変化が生じても光損失を常に最小にできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の光スイッチ試験装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、光スイッチ試験装置によるスイッチの試験手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、メモリに格納されるデータ内容を示す図表である。
【図４】図４は、角度変更時における光損失の変化状態を示す図表である。
【図５】図５は、クロスパスの光路を説明する図である。
【図６】図６は、偏向制御量に対する偏向角のばらつきを説明するための図表である。
【図７】図７は、メモリに格納されるパラメータ個数を説明するための図表である。
【図８】図８は、本発明の光信号交換装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、光信号交換装置におけるメモリのデータ内容を示す図表である。
【図１０】図１０は、光信号交換装置による光出力レベルの安定化制御を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、光信号交換装置による光出力レベルの安定化制御の他の例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の光信号交換装置の他の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、光スイッチを示す斜視図である。
【図１４】図１４は、従来技術による光スイッチの偏向制御量を得る試験手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、偏向制御量を格納するメモリ内容を示す図表である。
【符号の説明】
１ 光スイッチ試験装置
２ 光源
３ 光検出器
４ 制御部
４ａ 制御手段
４ｂ オフセット演算手段
４ｃ 構造パラメータ演算手段
４ｄ 偏向制御量演算手段
５ メモリ
５ａ 光学オフセット格納領域
５ｂ 入力ミラー構造パラメータ格納領域
５ｃ 出力ミラー構造パラメータ格納領域
６ 駆動部
１０，１１ 光ファイバ
２０ 光信号交換装置
２１ 光伝送路
２２ 光検出器
２３ 制御部
２３ａ 制御手段
２３ｂ 偏向制御量演算手段
２４ 駆動部
２５ メモリ
１００ 光スイッチ
１０１，１０２ ＭＥＭＳミラーアレイ
１０３，１０４ コリメータアレイ
１０５，１０６ ティルトミラー
Claims (2)
- 光伝送路を構成する複数のチャンネルの光信号を任意の他のチャンネルに切り換える光スイッチが設けられた光信号交換装置において、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する光検出器と、
前記光スイッチを構成する第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイの各ティルトミラーにおける、前記第２のミラーアレイによって構成される前記各出力ポートに対するスルーパスごとの光学オフセットと、前記第１のミラーアレイによって構成される各入力ポートおよび前記出力ポートごとの構造パラメータと、が格納されたメモリと、
前記メモリに格納された前記光学オフセットと、前記各入力ポートおよび前記各出力ポートごとの構造パラメータに基づき、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させるための、前記各入力ポートおよび前記各出力ポートに対するクロスパスの偏向制御量を演算する偏向制御量演算手段と、
前記偏向制御量演算手段により演算された偏向制御量を、前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段と前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に供給して前記ティルトミラーの角度を変更させる駆動手段と、
前記偏向制御量演算手段により演算された偏向制御量と、前記光検出器により検出された受光レベルに基づき、前記偏向制御量を変えながら前記光検出器が検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行する制御手段と、を具備し、
前記構造パラメータは、前記第１の偏向手段における前記偏向制御量に対する前記偏向角の比率を示すパラメータであることを特徴とする光信号交換装置。 - 光伝送路を構成する複数のチャンネルの光信号を任意の他のチャンネルに切り換える光スイッチが設けられた光信号交換装置の制御方法において、
前記光スイッチの各出力ポートから出力される光信号の受光レベルを検出する受光レベル検出工程と、
前記光スイッチを構成する第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイの各ティルトミラーにおける、前記第２のミラーアレイによって構成される前記各出力ポートに対するスルーパスごとの光学オフセットと、前記第１のミラーアレイによって構成される各入力ポートおよび前記各出力ポートごとの構造パラメータのデフォルト値と、に基づき、前記第１のミラーアレイと前記第２のミラーアレイのティルトミラーを角度変更させるための、前記各入力ポートおよび前記各出力ポートに対するクロスパスの偏向制御量を演算する偏向制御量演算工程と、
前記偏向制御量演算工程により演算された偏向制御量を、前記第１のミラーアレイの第１の偏向手段と前記第２のミラーアレイの第２の偏向手段に供給して前記ティルトミラーの角度を変更させる駆動工程と、
前記偏向制御量演算工程により演算された偏向制御量と、前記受光レベル検出工程により検出された受光レベルに基づき、前記偏向制御量を変えながら検出した光信号の受光レベルが最大となる最適点を求める制御を実行する制御工程と、を含み、
前記構造パラメータは、前記第１の偏向手段における前記偏向制御量に対する前記偏向角の比率を示すパラメータであることを特徴とする光信号交換装置の制御方法。
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