JP4719193B2 - Light switch - Google Patents

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Description

本発明は、通信用光伝送装置や波長ルーティング装置などに用いられる光スイッチに関するものである。   The present invention relates to an optical switch used in a communication optical transmission device, a wavelength routing device, or the like.

近年、光通信の分野では、光信号を電気信号に変換することなく相手先に送信することにより、光の特徴を生かした高速通信が実現されている。また、1つの波長に1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、一本の光ファイバにより大容量の光伝送を行うことも実現されている。このような光通信技術の発展に伴って、光信号を電気信号等に変換することなく経路を切り替える光スイッチが脚光を浴びている。   In recent years, in the field of optical communication, high-speed communication utilizing the characteristics of light has been realized by transmitting an optical signal to a partner without converting it into an electrical signal. Also, it has been realized to perform large-capacity optical transmission using a single optical fiber by WDM (Wavelength Division Multiplexing) technology that multiplexes one optical signal in correspondence with one wavelength. With the development of such optical communication technology, an optical switch that switches a path without converting an optical signal into an electric signal or the like has attracted attention.

光スイッチは、光通信ネットワークの大規模化に伴って、高機能化が促進されている。従来では、入力ポートが1つ出力ポートが2つの単純な1×2スイッチが用いられていたが、近年では、入力ポートおよび出力ポートを数百個有し万単位の光路制御を行うことができるマトリクススイッチ(例えば、非特許文献1参照)や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うちの何れかから出力する波長選択スイッチ(例えば、特許文献1参照)などが提案されている。中でも、高機能化とともに小型化を実現できるのが空間光学系光スイッチである。   The optical switch has been promoted to have higher functionality as the optical communication network becomes larger. Conventionally, a simple 1 × 2 switch having one input port and two output ports has been used, but in recent years, it has hundreds of input ports and output ports and can perform optical path control in the unit of 10,000. A matrix switch (for example, see Non-Patent Document 1), a wavelength selection switch for selecting an arbitrary wavelength from several tens of wavelengths and outputting it from any of a plurality of output fibers (for example, see Patent Document 1), etc. are proposed. Has been. Among them, the spatial optical system optical switch can achieve high functionality and downsizing.

空間光学系光スイッチは、光ファイバとともにレンズやミラーなどの空間光学部品を3次元的に配置することにより、高機能化と小型化を実現している。このような空間光学スイッチには、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術で作成されたマイクロミラー装置(例えば、特許文献2参照)がよく用いられる。MEMSマイクロミラー装置は、ミラーを複数の回動軸により回動させることが可能なので、例えば、光路の切り替えを実現する第1の回動軸の他にその回転軸と直交する第2の回動軸を設け、この第2の回動軸によりミラーを傾けることによって、光損失を制御することが提案されている。このような光損失制御機能を、例えばWDM 光ネットワークなどで用いられる波長選択スイッチに用いることにより、中継数を増やしても光伝送路における波長利得や損失の差によって生じた光信号間のパワーのばらつきを抑圧することが可能となるので、ノード数の増加を実現することができる。したがって、光損失を制御できる空間光学系光スイッチは、将来の多波長光ネットワークに欠かせない装置となりつつある。   The spatial optical system optical switch realizes high functionality and miniaturization by three-dimensionally arranging spatial optical components such as lenses and mirrors together with optical fibers. For such a spatial optical switch, a micromirror device (for example, see Patent Document 2) created by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology is often used. Since the MEMS micromirror device can rotate the mirror by a plurality of rotation axes, for example, in addition to the first rotation axis that realizes switching of the optical path, the second rotation that is orthogonal to the rotation axis. It has been proposed to control the optical loss by providing an axis and tilting the mirror about this second pivot axis. By using such an optical loss control function in a wavelength selective switch used in, for example, a WDM optical network, the power between optical signals generated by the difference in wavelength gain and loss in the optical transmission line can be increased even if the number of relays is increased. Since variations can be suppressed, the number of nodes can be increased. Therefore, a spatial optical system optical switch capable of controlling optical loss is becoming an indispensable device for future multi-wavelength optical networks.

図24にMEMSマイクロミラー装置を用いた空間光学系光スイッチの一例を示す。この光スイッチは、外部より入力された入力光を装置内部に導入する1個の入射ポート101と、入力光を外部に出力するN個の出射ポート102と、ミラーにより入射ポート101から入力される入射光を出射ポート102に向けて選択的に反射するMEMSミラー装置103とともに、入射ポート101から入力された入力光を平行に調整するコリメートレンズ104と、MEMSミラー装置103からの反射光を出射ポート102に結合する結合レンズ105とを備える。   FIG. 24 shows an example of a spatial optical system optical switch using a MEMS micromirror device. In this optical switch, one incident port 101 that introduces input light input from the outside into the inside of the apparatus, N output ports 102 that output input light to the outside, and input from the incident port 101 by a mirror. Along with the MEMS mirror device 103 that selectively reflects incident light toward the exit port 102, a collimator lens 104 that adjusts the input light input from the entrance port 101 in parallel, and the reflected light from the MEMS mirror device 103 is an exit port. And a coupling lens 105 coupled to 102.

ここで、MEMSミラー装置103は、図24,図25に示すように、互いに直交するX軸およびY軸回りにミラー103aを回動させることができる。これにより、例えば、ミラー103aをY軸回りに回動させると、入力光を出射ポート102に選択的に反射させることができる。また、ミラー103aをX軸回りに回動させると、入力光のY軸方向の光損失を制御することができる。このようなミラー装置103は、図26に示すように、ミラー103aが可動枠を介して基部に連結されるジンバル構造がよく用いられている。また、ミラー103aには、複数の電極1031〜1034が対向配置されており、これらに選択的に電圧を印加することによりミラー103aに静電引力が働き、ミラー103aが所定の方向に回動することとなる。図26では、一例として、電極1031〜1034は、全体として平面視略矩形の形状を有し、それぞれはその対角線により4つに分割された平面視略三角形の形状を有する。   Here, as shown in FIGS. 24 and 25, the MEMS mirror device 103 can rotate the mirror 103a around the X axis and the Y axis orthogonal to each other. Thereby, for example, when the mirror 103 a is rotated around the Y axis, the input light can be selectively reflected to the emission port 102. Further, when the mirror 103a is rotated around the X axis, the optical loss of the input light in the Y axis direction can be controlled. As shown in FIG. 26, such a mirror device 103 often uses a gimbal structure in which a mirror 103a is connected to a base portion via a movable frame. In addition, a plurality of electrodes 1031 to 1034 are arranged opposite to the mirror 103a. By selectively applying a voltage to these electrodes, electrostatic attraction acts on the mirror 103a, and the mirror 103a rotates in a predetermined direction. It will be. In FIG. 26, as an example, the electrodes 1031 to 1034 have a generally rectangular shape in plan view as a whole, and each has a shape of a generally triangular shape in plan view divided into four by its diagonal lines.

ここで、電極1031と電極1033とは、Y軸に対して対称に配設されている。したがって、電極1031と電極1033に所定の値の電圧Vxを印加してミラー103aをY軸に対して所定の角度に傾けることができる。ここで、出射ポート102は、X軸方向に併設されているため、電圧Vxを印加してミラー103aをY軸回りに回動させることにより、図27に示すように、入力光を任意の出射ポート102に反射させることができる。このときの電圧Vxと光強度Pとの関係は、図28に示すようなグラフで表される。すなわち、Vx軸上に出射ポート102の数量だけ光強度のピークが存在する。 Here, the electrode 1031 and the electrode 1033 are disposed symmetrically with respect to the Y axis. Therefore, it is possible to tilt the mirror 103a is applied to the electrode 1031 and the electrode 1033 to the voltage V x of a predetermined value at a predetermined angle with respect to the Y axis. Here, output port 102, because it is parallel in the X-axis direction, by rotating the mirror 103a by applying a voltage V x to the Y axis, as shown in FIG. 27, the input light of an arbitrary It can be reflected by the exit port 102. The relationship between the voltage V x and the light intensity P at this time is represented by a graph as shown in FIG. That is, the peak of only the light intensity quantity of output port 102 on the V x axis exists.

また、電極1032と電極1034とは、X軸に対して対称に配設されている。したがって、電極1032と電極1034に所定の値の電圧Vyを印加することにより、図29に示すように、ミラー103aをX軸に対して所定の角度で傾けることができる。ここで、出射ポート102は、X軸方向に並設されているため、電圧Vyを印加すると、反射光がY軸方向に移動するので、反射光の出射ポート102に対する結合率を変化させて調整することができる。このときの電圧Vyと光強度Pとの関係は、図30に示すようなグラフで表される。すなわち、Vy軸とP軸との原点上に最も結合効率が高いピークが存在する。 Further, the electrode 1032 and the electrode 1034 are disposed symmetrically with respect to the X axis. Therefore, by applying a voltage V y having a predetermined value to the electrodes 1032 and 1034, the mirror 103a can be tilted at a predetermined angle with respect to the X axis as shown in FIG. Here, since the exit ports 102 are arranged in parallel in the X-axis direction, when the voltage V y is applied, the reflected light moves in the Y-axis direction. Therefore, the coupling ratio of the reflected light to the exit port 102 is changed. Can be adjusted. The relationship between the voltage V y and the light intensity P at this time is represented by a graph as shown in FIG. That is, there is a peak with the highest coupling efficiency on the origin of the V y axis and the P axis.

図28および図30で示したVx軸とVy軸の光強度のプロファイルをVx−Vy電圧平面上の等高線図として描写すると、図31の示すグラフを得ることができる。一般的にVxとVyの制御電圧範囲は同程度であり、Vx方向には複数、Vy方向には1つのピークを有するので、Vx−Vy電圧平面上の光強度のプロファイルはVy方向に細長い楕円形がVx方向に出射ポートの数量分だけ並んだ形態となる。このとき、出射ポートを選択するということは、出射ポートに対応した楕円の頂点に対応する電圧Vxを印加することに対応する。また、損失を低くするということは、電圧Vyとして適当な値を印加してその楕円を長軸方向に走査することにより、光強度のピークを探索することを意味する。したがって、入力光を任意の出射ポートから低損失で出力する場合、その出射ポートに対応する電圧Vxを印加するとともに、電圧Vyを変動させて光強度のピークを探索し、そのピークに相当する電圧Vyを印加することが行われる。 When the light intensity profiles of the V x axis and the V y axis shown in FIGS. 28 and 30 are depicted as contour maps on the V x −V y voltage plane, the graph shown in FIG. 31 can be obtained. In general, the control voltage ranges of V x and V y are approximately the same, and there are a plurality of peaks in the V x direction and one peak in the V y direction, so the light intensity profile on the V x -V y voltage plane. Has a shape in which elongated ellipses in the V y direction are arranged in the V x direction by the number of emission ports. At this time, selecting the exit port corresponds to applying the voltage V x corresponding to the vertex of the ellipse corresponding to the exit port. Lowering the loss means searching for a peak of light intensity by applying an appropriate value as the voltage V y and scanning the ellipse in the major axis direction. Therefore, when the input light is output from an arbitrary output port with low loss, the voltage V x corresponding to the output port is applied, and the peak of the light intensity is searched by changing the voltage V y , which corresponds to the peak. A voltage V y is applied.

このような光スイッチに用いられる静電駆動型のMEMSミラー装置は、電極間やその他の浮遊容量への充電に要する時間に関係したドリフトまたは電極周辺の帯電による影響などにより、電極に印加した駆動電圧で決まる本来の角度からミラーの傾斜角が変位するいわゆるドリフト現象が生じることがある。このドリフト現象が生じると、上述したような2つの回転軸をもつミラー装置の場合、出射ポートを選択するY軸の角度ずれおよび光損失を制御するX軸の角度ずれの何れも光強度の変動につながる。このため、従来より、所望の光強度の出力光を得るために、出射ポートから出力される出力光の光強度をモニタし、所望の光強度との偏差に基づいて光損失を制御するX軸回りの角度を調整することが行われてきた。具体的には、定期的に光強度が所望の値より大きければ損失を増加し、小さければ損失を減少させるように、X軸回りの角度、すなわち電圧Vxの値を調整していた。 The electrostatic drive type MEMS mirror device used for such an optical switch has a drive applied to the electrodes due to a drift related to the time required to charge between the electrodes or other stray capacitances or the influence of charging around the electrodes. A so-called drift phenomenon may occur in which the tilt angle of the mirror is displaced from the original angle determined by the voltage. When this drift phenomenon occurs, in the case of the mirror device having the two rotation axes as described above, both the angular deviation of the Y axis that selects the exit port and the angular deviation of the X axis that controls the optical loss both change in the light intensity. Leads to. Therefore, conventionally, in order to obtain output light having a desired light intensity, the light intensity of the output light output from the exit port is monitored, and the optical axis is controlled based on the deviation from the desired light intensity. It has been done to adjust the turning angle. Specifically, the angle around the X axis, that is, the value of the voltage V x is adjusted so that the loss increases periodically if the light intensity is higher than a desired value, and the loss decreases if the light intensity is small.

特開2007−140168号公報JP 2007-140168 A 特開2003−57575号公報JP 2003-57575 A Tsuyohi Yamamoto, et al., "A Three-Dimensional MEMS Optical Switching Module Having 100 Input and 100 Out put Ports", IEEE Photonics TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 15, NO.10, pp.1360-1362, 2003Tsuyohi Yamamoto, et al., "A Three-Dimensional MEMS Optical Switching Module Having 100 Input and 100 Out put Ports", IEEE Photonics TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 15, NO.10, pp.1360-1362, 2003

しかしながら、従来のように出力光の光強度に基づきX軸回りの角度を調整することによって光損失を補償する場合、出力光の光強度からは2つの回転軸の何れでミラーの角度ずれが生じてしまったのかを検出することができないので、例えば、出射ポートを選択するY軸に角度ずれが生じたために光損失が発生した場合であっても、その損失を補償するためにX軸回りの角度を変位させることになり、結果として、光損失を補償することができず、所望する光強度の出力光を得ることがなかった。   However, when the optical loss is compensated by adjusting the angle around the X axis based on the light intensity of the output light as in the prior art, the angle deviation of the mirror occurs at either of the two rotation axes from the light intensity of the output light. For example, even if an optical loss occurs due to an angle shift in the Y axis for selecting the output port, in order to compensate for the loss, As a result, the optical loss cannot be compensated, and output light having a desired light intensity cannot be obtained.

例えば、図32に示すように、光強度がVy軸方向に変化した場合には(符号a)、その変化に対応する電圧を相殺するように電圧Vyの値を印加することにより(符号b)、光強度の損失を補償することができる。また、図33に示すように、光強度がVy軸方向とともにVx軸方向に変化した場合(符号c)であっても、そのVx方向の変化量がわずかな場合には、VxとVy両電圧軸の変化に対応する光強度の変化を相殺するように一方の電圧Vyに適当な電圧を印加することにより(符号d)、光強度の損失を補償することができる。ところが、図34に示すように、光強度がVx軸方向に大きく変化した場合(符号e)、いくらVy方向の電圧Vyの値を変化させたところで、光強度の損失を補償することができず、所望する光強度を有する出力光を得ることができない。 For example, as shown in FIG. 32, when the light intensity changes in the V y axis direction (reference a), by applying the value of the voltage V y so as to cancel the voltage corresponding to the change (reference a b) The loss of light intensity can be compensated. As shown in FIG. 33, even when the light intensity changes in the V x axis direction along with the V y axis direction (reference symbol c), if the change amount in the V x direction is slight, V x By applying an appropriate voltage to one of the voltages V y so as to cancel the change in the light intensity corresponding to the change in the voltage axes of V and V y (symbol d), the loss of the light intensity can be compensated. However, as shown in FIG. 34, where the light intensity is increased when changed (code e), changing the value of how much V y direction voltage V y to V x-axis direction, to compensate the loss of light intensity Output light having a desired light intensity cannot be obtained.

そこで、本願発明は、出力光の光強度が所定の値以上となる電圧値を効果的に探索できる光スイッチを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical switch that can effectively search for a voltage value at which the light intensity of output light becomes a predetermined value or more .

上述したような課題を解消するために、本発明に係る光スイッチは、入力光を入力する少なくとも1つの光入力部と、出力光を出力する少なくとも1つの光出力部と、X軸およびこのX軸と異なるY軸に対して回動可能に支持されたミラーおよびこのミラーと対向配置された複数の電極を有し、これらの電極に駆動電圧を印加することによりミラーを所定の角度に傾斜させるミラー装置と、光出力部から出力される出力光の光強度を検出する検出部と、この検出部の検出結果に基づいて、ミラーをX軸回りおよびY軸回りにそれぞれ回動させる電圧Vxおよび電圧Vy算出して、電極に駆動電圧を印加して所定の光入力部に入力された入力光を選択的に任意の光出力部から出力させる駆動制御部とを備えた光スイッチであって、駆動制御部は、電圧Vxおよび電圧Vyを、パラメータVtに対する1次以上の多項式に基づいて算出する駆動電圧更新部と、パラメータV t を変化させたときに、多項式に基づいて算出される電圧V x および電圧V y に対して、検出部が検出した選択された光出力部からの光強度が所定の値に到達するか否かを判定する判定部と、この判定部により出力光の光強度が所定の値に到達しないと判定された場合、V x とV y を座標軸とする平面上において、到達しないと判定した時点のパラメータV t ’に対応する(V x ’,V y ’)座標を通り、V x またはV y の座標軸に平行な直線に関して、多項式に基づいてパラメータV t を変化させることにより算出した電圧V x およびV y が描く軌跡が線対称となるように多項式を変更する変更部とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る他の光スイッチは、入力光を入力する少なくとも1つの光入力部と、出力光を出力する少なくとも1つの光出力部と、X軸およびこのX軸と異なるY軸に対して回動可能に支持されたミラーおよびこのミラーと対向配置された複数の電極を有し、これらの電極に駆動電圧を印加することによりミラーを所定の角度に傾斜させるミラー装置と、光出力部から出力される出力光の光強度を検出する検出部と、この検出部の検出結果に基づいて、ミラーをX軸回りおよびY軸回りにそれぞれ回動させる電圧V x および電圧V y を算出して、電極に駆動電圧を印加して所定の光入力部に入力された入力光を選択的に任意の光出力部から出力させる駆動制御部とを備えた光スイッチであって、駆動制御部は、電圧V x および電圧V y を、パラメータV t に対する1次以上の多項式に基づいて算出する駆動電圧更新部と、パラメータVtを変化させたときに、多項式に基づいて算出される電圧Vxおよび電圧Vy に対して、検出部が検出した選択された光出力部からの光強度が所定の値に到達するか否かを判定する判定部と、この判定部により出力光の光強度が所定の値に到達しないと判定された場合、V x とV y を座標軸とする平面上において、到達しないと判定した時点のパラメータV t ’に対応する(V x ’,V y ’)座標を中心に、所定の回転角だけ、多項式に基づいてパラメータV t から算出した電圧V x および電圧V y が描く軌跡が回転するように多項式を変更する変更部とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, an optical switch according to the present invention includes at least one optical input unit that inputs input light, at least one optical output unit that outputs output light, an X axis, and the X axis. A mirror that is rotatably supported with respect to a Y-axis different from the axis, and a plurality of electrodes that are arranged to face the mirror, and by applying a driving voltage to these electrodes, the mirror is inclined at a predetermined angle. a mirror unit, a detector for detecting the light intensity of the output light output from the light output section, based on the detection result of the detection unit, respectively Ru voltage to rotate the mirror about the X-axis and Y-axis It calculates the V x and the voltage V y, and a drive control unit for applying a driving voltage to the electrodes Ru selectively be output from an arbitrary optical output an input light inputted to the predetermined optical input An optical switch, the drive control unit , A voltage V x and the voltage V y, and the driving voltage updating part for calculating, based on the primary or more polynomial for the parameter V t, when changing the parameter V t, the voltage V x to be calculated on the basis of the polynomial And the voltage V y , a determination unit that determines whether the light intensity from the selected light output unit detected by the detection unit reaches a predetermined value, and the light intensity of the output light is determined by the determination unit. When it is determined that the predetermined value is not reached , the coordinates (V x ′, V y ′) corresponding to the parameter V t when it is determined that the predetermined value is not reached on the plane having V x and V y as the coordinate axes. as, about the line parallel to the coordinate axes of the V x or V y, change to change the polynomial such that the voltage V x and V y draws the trajectory calculated by changing the parameter V t based on the polynomial is axisymmetric and a section, characterized in Rukoto
In addition, another optical switch according to the present invention includes at least one optical input unit that inputs input light, at least one optical output unit that outputs output light, and an X axis and a Y axis different from the X axis. And a mirror device that has a mirror that is rotatably supported and a plurality of electrodes that are arranged to face the mirror, and that tilts the mirror at a predetermined angle by applying a drive voltage to these electrodes, and a light output unit And a voltage V x and a voltage V y for rotating the mirror about the X axis and the Y axis, respectively, based on the detection result of the detection unit and the detection result of the detection unit. An optical switch including a drive control unit that applies a drive voltage to the electrodes and selectively outputs input light input to a predetermined light input unit from an arbitrary light output unit, , the voltage V x and the voltage V y A driving voltage updating part for calculating, based on the primary or more polynomial for the parameter V t, when changing the parameter V t, the voltage V x and the voltage V y is calculated based on the polynomial, the detection unit And a determination unit that determines whether or not the light intensity from the selected light output unit detected by the sensor reaches a predetermined value, and the determination unit determines that the light intensity of the output light does not reach the predetermined value If, on a plane whose coordinate axes of V x and V y, 'corresponding to (V x' parameter V t of the time it is determined not to reach, V y ') about the coordinates, by a predetermined rotation angle, the polynomial And a changing unit that changes the polynomial so that the trajectory drawn by the voltage V x and the voltage V y calculated from the parameter V t is rotated.

上記光スイッチにおいて、上記多項式は、パラメータをVt、任意の光出力部に対応するX軸,Y軸に沿った駆動電圧のオフセットをそれぞれV0x,V0y、定数をそれぞれA,B(≠0)とすると、Vx=V0x+A・VtおよびVy=V0y+B・Vtで表され、駆動制御部は、パラメータVtを変化させたときに、多項式に基づいてパラメータVtから電圧Vxおよび電圧Vyを算出するようにしてもよい。このとき、上記多項式は、VxとVyを座標軸とする平面上においてVyをVxの一次関数として表した場合にVyの軸一次関数とがなす角の角度をφとすると、Vx=V0x+Vt・sinφおよびVy=V0y+Vt・cosφで表されるようにしてもよい。 In the optical switch, the polynomial has parameters V t , drive voltage offsets along the X axis and Y axis corresponding to an arbitrary optical output unit, V 0x and V 0y , and constants A and B (≠, respectively). 0), V x = V 0x + A · V t and V y = V 0y + B · V t . When the parameter V t is changed, the drive control unit determines from the parameter Vt based on the polynomial The voltage Vx and the voltage Vy may be calculated. At this time, the polynomial, when a shaft and a linear function of V y the angle formed and φ when the V y in a plane whose coordinate axes of V x and V y expressed as a linear function of V x, V x = V 0x + V t · sin φ and V y = V 0y + V t · cos φ may be used.

本発明によれば、所定の関数に基づいて演算された電圧Vxおよび電圧Vyを電極に印加することにより、ミラーがX軸回りおよびY軸回りに同時に回動するため、出力光の光強度が所定の値以上となる電圧Vxおよび電圧Vyの値を従来よりもより広範囲に探索することが可能となり、結果として、ミラー装置に角度ずれが生じた場合であっても所望する光強度の出力光を出力することができる。 According to the present invention, the voltage V x and the voltage V y calculated based on a predetermined function are applied to the electrodes, so that the mirror rotates simultaneously around the X axis and the Y axis. It becomes possible to search for the values of the voltage V x and the voltage V y at which the intensity is equal to or higher than a predetermined value in a wider range than before, and as a result, the desired light even when the angular deviation occurs in the mirror device. Intense output light can be output.

[第1の実施の形態]
以下、図面を参照して、本発明に係る第1の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態は、1×nポートの光スイッチに適用した場合を例に説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present embodiment will be described by taking as an example a case where it is applied to a 1 × n port optical switch.

<光スイッチの構成>
図1に示すように、本実施の形態に係る光スイッチ1は、1本の入力側光ファイバ11と、n本の出力側光ファイバ12−1〜nと、入力側光ファイバ11と出力側光ファイバ12−1〜nとを結ぶ光路上に配置されたMEMSミラー装置13と、出力側光ファイバ12−1〜nからの出力をモニタするフォトダイオード14−1〜nと、このフォトダイオード14−1〜nの検出結果をA/D変換するA/D変換器15と、このA/D変換器15からの出力に基づいてMEMSミラー装置13の駆動を制御する制御装置16とを備えている。また、入力側光ファイバ11の出力側および出力側光ファイバ12の入力側には、それぞれ空間光学系と光ファイバとを整合させるためのカップリングレンズ17,18が設けられている。
<Configuration of optical switch>
As shown in FIG. 1, the optical switch 1 according to the present embodiment includes one input-side optical fiber 11, n output-side optical fibers 12-1 to 12-n, input-side optical fiber 11, and output side. A MEMS mirror device 13 disposed on an optical path connecting the optical fibers 12-1 to 12-n, photodiodes 14-1 to 14-n for monitoring outputs from the output side optical fibers 12-1 to 12-n, and the photodiode 14 An A / D converter 15 that performs A / D conversion on the detection results of −1 to n, and a control device 16 that controls driving of the MEMS mirror device 13 based on an output from the A / D converter 15 are provided. Yes. Also, coupling lenses 17 and 18 for aligning the spatial optical system and the optical fiber are provided on the output side of the input side optical fiber 11 and the input side of the output side optical fiber 12, respectively.

ここで、MEMSミラー装置13は、X軸方向およびY軸の2つの回動軸により回動可能に支持されたミラー13aと、このミラー13aに対向配置された複数の電極(図示せず)とを備えている。これらの電極は、例えば、図26で示したように、X軸またはY軸を挟んで対称に配設するようにしてもよい。この場合、Y軸に対称に配設された電極に対して電圧Vxを印加することにより、ミラー13aをX軸回りに回動させることができる。また、X軸に対称に配設された電極に対して電圧Vyを印加することにより、ミラー13aをY軸回りに回動させることができる。 Here, the MEMS mirror device 13 includes a mirror 13a that is rotatably supported by two rotating shafts in the X-axis direction and the Y-axis, and a plurality of electrodes (not shown) disposed to face the mirror 13a. It has. For example, as shown in FIG. 26, these electrodes may be arranged symmetrically with the X axis or the Y axis in between. In this case, by applying a voltage V x to the electrodes disposed symmetrically to the Y axis, it is possible to rotate the mirror 13a in the X-axis. In addition, the mirror 13a can be rotated around the Y axis by applying the voltage V y to the electrodes arranged symmetrically with respect to the X axis.

なお、MEMSミラー装置13の電極としては、上述したようにX軸またはY軸に対称に配設したものに限定されず、例えばX軸およびY軸の間に設けたものなど、ミラー13aを異なる2つの軸回りに回動させるために各電極に印加される電圧を軸毎に区別することができるものであれば、適宜自由に設定することができる。   Note that the electrodes of the MEMS mirror device 13 are not limited to those arranged symmetrically with respect to the X axis or the Y axis as described above, and the mirror 13a is different, for example, provided between the X axis and the Y axis. Any voltage can be set as appropriate as long as the voltage applied to each electrode for rotating around two axes can be distinguished for each axis.

また、制御装置16は、図2に示すように、検出部21と、駆動電圧更新部22と、駆動電圧出力部23と、到達判断部24と、変更部25と、初期値設定部26とを備える。   Further, as shown in FIG. 2, the control device 16 includes a detection unit 21, a drive voltage update unit 22, a drive voltage output unit 23, an arrival determination unit 24, a change unit 25, and an initial value setting unit 26. Is provided.

検出部21は、A/D変換器15からの出力から、出力側光ファイバ12−1〜nから出力される出力光の光強度と所定の光強度との偏差を算出する。   The detector 21 calculates a deviation between the light intensity of the output light output from the output side optical fibers 12-1 to 12 -n and the predetermined light intensity from the output from the A / D converter 15.

駆動電圧更新部22は、検出部21による出力光の検出結果や到達判断部24による後述する判断結果に基づいて、MEMSミラー装置13の各電極に供給する駆動電圧の値を更新する。この更新した駆動電圧は、駆動電圧出力部23に入力される。   The drive voltage update unit 22 updates the value of the drive voltage supplied to each electrode of the MEMS mirror device 13 based on the detection result of the output light by the detection unit 21 and the determination result described later by the arrival determination unit 24. The updated drive voltage is input to the drive voltage output unit 23.

駆動電圧出力部23は、駆動電圧更新部22または初期値設定部26からの指示に基づいて、MEMSミラー装置13の各電極に駆動電圧を供給する。   The drive voltage output unit 23 supplies a drive voltage to each electrode of the MEMS mirror device 13 based on an instruction from the drive voltage update unit 22 or the initial value setting unit 26.

到達判断部24は、検出部21により検出された出力光の光強度に基づいて、この光強度が所定の値に到達するか否かを判断する。   The arrival determination unit 24 determines whether or not the light intensity reaches a predetermined value based on the light intensity of the output light detected by the detection unit 21.

変更部25は、到達判断部24により光強度が所定の値に到達しないと判断された場合、MEMSミラー装置13に供給する駆動電圧のパラメータを変更する。   The change unit 25 changes the parameter of the drive voltage supplied to the MEMS mirror device 13 when the arrival determination unit 24 determines that the light intensity does not reach a predetermined value.

初期値設定部26は、制御装置16によりMEMSミラー装置13を駆動させる際に必要な各種初期値を設定する。   The initial value setting unit 26 sets various initial values required when the control device 16 drives the MEMS mirror device 13.

このような制御装置16は、CPU等の演算装置、RAMやROM等からなり動作プログラム、出力光の光強度MEMSミラー装置13の駆動電圧などの各種データ等を記憶した記憶装置を備え、上記プログラムに基づいて演算を行う、すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記のハードウェア資源がプログラムによって制御され、上述した検出部21、駆動電圧更新部22、駆動電圧出力部23、到達判断部24、変更部25、初期値設定部26が実現される。   Such a control device 16 includes an arithmetic device such as a CPU, a storage device that stores various data such as an operation program, a driving intensity of the output light intensity MEMS mirror device 13, and the like. The above hardware resources are controlled by a program through the cooperation of the hardware device and software, and the detection unit 21, the drive voltage update unit 22, the drive voltage output unit 23 described above, An arrival determination unit 24, a change unit 25, and an initial value setting unit 26 are realized.

<光スイッチ1の動作>
次に、本実施の形態に係る光スイッチ1の全体の動作について説明する。まず、入力側ファイバ11から光スイッチ1内部に入力された光信号(入力光)は、コリメートレンズ17で平行にまたは集光されて、MEMSミラー装置13に照射される。このMEMSミラー装置13は、入力光を所定の方向に反射して、カップリングレンズ18を介して所定の出力側光ファイバ12に入力させる。
<Operation of optical switch 1>
Next, the overall operation of the optical switch 1 according to the present embodiment will be described. First, an optical signal (input light) input from the input side fiber 11 into the optical switch 1 is collimated or condensed by the collimator lens 17 and irradiated to the MEMS mirror device 13. The MEMS mirror device 13 reflects input light in a predetermined direction and inputs the input light to a predetermined output-side optical fiber 12 through a coupling lens 18.

このとき、出力側光ファイバ12は、MEMSミラー装置13が有するミラー13aのX軸方向に沿って所定の間隔で並設されている。したがって、制御装置16により、MEMSミラー装置13に対して所定の電圧Vxを供給し、ミラー13aをY軸回りに所定の角度回動させて入力側光ファイバ11と任意の出力側光ファイバ12と光路を形成することにより、入力光をその任意の出力側光ファイバ12から出力させることができる。 At this time, the output side optical fibers 12 are juxtaposed at a predetermined interval along the X-axis direction of the mirror 13a included in the MEMS mirror device 13. Therefore, the control unit 16 supplies a predetermined voltage V x with respect to the MEMS mirror device 13, an input-side optical fiber 11 a mirror 13a by a predetermined angle rotation about the Y axis and arbitrary output side optical fiber 12 By forming the optical path, the input light can be output from the arbitrary output side optical fiber 12.

また、ミラー装置13に対して所定の電圧Vyを供給し、ミラー13aをX軸回りに回動させることにより、ミラー13aによる入力光の反射光の光路をY軸方向に移動させることができる。すると、反射光と出力側光ファイバ12との結合効率が変わるため、出力側光ファイバ12から出力される出力光の光強度が変化する。 Further, by supplying a predetermined voltage V y to the mirror device 13 and rotating the mirror 13a around the X axis, the optical path of the reflected light of the input light by the mirror 13a can be moved in the Y axis direction. . Then, since the coupling efficiency between the reflected light and the output side optical fiber 12 changes, the light intensity of the output light output from the output side optical fiber 12 changes.

出力側光ファイバ12から出力される光信号(出力光)は、その幾らかをパワー分岐して、フォトダイオード14−1〜nにより受光される。アナログ信号からなる受光信号は、A/D変換器15によりA/D変換されてデジタル信号となり、制御装置16に入力される。   An optical signal (output light) output from the output-side optical fiber 12 is split in power and received by the photodiodes 14-1 to 14-n. The light reception signal made up of an analog signal is A / D converted by the A / D converter 15 to become a digital signal and is inputted to the control device 16.

制御装置16は、A/D変換器15から入力された受光信号に基づいて、出力光が所定の値を超える光強度を有するよう、MEMSミラー装置13に供給する駆動電圧を設定し、これをMEMSミラー装置13に供給する。このような駆動電圧の設定は、例えばフィードバック制御としてよく知られたPID制御を実施することにより行われる。このような駆動電圧の設定動作については後述する。   Based on the light reception signal input from the A / D converter 15, the control device 16 sets a drive voltage to be supplied to the MEMS mirror device 13 so that the output light has a light intensity exceeding a predetermined value. This is supplied to the MEMS mirror device 13. Such setting of the drive voltage is performed, for example, by performing PID control well known as feedback control. Such a drive voltage setting operation will be described later.

<駆動電圧設定動作>
次に、図3を参照して、制御装置16による駆動電圧設定動作について説明する。
<Drive voltage setting operation>
Next, the drive voltage setting operation by the control device 16 will be described with reference to FIG.

まず、制御装置16は、入力光を何れの出力側光ファイバ12−1〜nから出力するかが外部より選択されると(ステップS1)、初期値設定部26により、その選択された出力側光ファイバ12に対応する駆動電圧をMEMSミラー装置13に供給する(ステップS2)。ここで、初期値設定部26は、出力側光ファイバ12−1〜n毎にそれぞれに入力光を反射させる際にMEMSミラー装置13の電極に印加すべき駆動電圧の値を示すテーブルを予め備えているようにしてもよい。この場合、初期値設定部26は、そのテーブルに基づいて駆動電圧をMEMSミラー装置13に供給する。   First, when the controller 16 selects from the outside which of the output side optical fibers 12-1 to 12-n the input light is to be output (step S1), the initial value setting unit 26 selects the selected output side. A drive voltage corresponding to the optical fiber 12 is supplied to the MEMS mirror device 13 (step S2). Here, the initial value setting unit 26 includes in advance a table indicating the value of the drive voltage to be applied to the electrode of the MEMS mirror device 13 when the input light is reflected to each of the output side optical fibers 12-1 to 12 -n. You may be allowed to. In this case, the initial value setting unit 26 supplies the drive voltage to the MEMS mirror device 13 based on the table.

MEMSミラー装置13に駆動電圧が供給され、この駆動電圧に基づいてミラー13aが傾動することにより、入力光が選択された出力側光ファイバ12−1〜nから出力光として出力されると、制御装置16は、検出部21により、フォトダイオード14−1〜nおよびA/D変換器15から出力光の光強度を取得し(ステップS3)、この値が所定の値を以上か否かを検出する(ステップS4)。   When the drive voltage is supplied to the MEMS mirror device 13 and the mirror 13a is tilted based on the drive voltage, the input light is output as output light from the selected output-side optical fibers 12-1 to 12-n. The device 16 acquires the light intensity of the output light from the photodiodes 14-1 to 14 -n and the A / D converter 15 by the detection unit 21 (step S <b> 3), and detects whether this value exceeds a predetermined value. (Step S4).

出力光の光強度が所定の値を超えている場合(ステップS4:YES)、制御装置16は、ステップS3の処理に戻る。   When the light intensity of the output light exceeds a predetermined value (step S4: YES), the control device 16 returns to the process of step S3.

一方、出力光の光強度が所定の値を超えていない場合(ステップS4:NO)、制御装置16は、到達判断部24により、出力光の光強度が所定の値を超える可能性があるか否かを判断する(ステップS5)。この到達判断動作の詳細については後述する。   On the other hand, if the light intensity of the output light does not exceed the predetermined value (step S4: NO), the controller 16 determines whether the light intensity of the output light exceeds the predetermined value by the arrival determination unit 24. It is determined whether or not (step S5). Details of the arrival determination operation will be described later.

光強度が所定の値を超える可能性がある場合(ステップS5:YES)、制御装置16は、駆動電圧更新部22により、MEMSミラー装置13に供給する駆動電圧を更新し(ステップS6)、ステップS2の処理に戻る。なお、更新動作の詳細については後述する。   When the light intensity may exceed a predetermined value (step S5: YES), the control device 16 updates the drive voltage supplied to the MEMS mirror device 13 by the drive voltage update unit 22 (step S6). The process returns to S2. Details of the update operation will be described later.

一方、光強度が所定の値を超える可能性がない場合(ステップS5:NO)、制御装置16は、変更部25により駆動電圧を更新するためのパラメータを変更し(ステップS7)、ステップS5の処理に戻る。なお、パラメータ変更動作の詳細については後述する。   On the other hand, when there is no possibility that the light intensity exceeds the predetermined value (step S5: NO), the control device 16 changes the parameter for updating the drive voltage by the changing unit 25 (step S7), and the process of step S5 is performed. Return to processing. Details of the parameter changing operation will be described later.

これにより、光スイッチ1は、入力側光ファイバ11から入力された入力光を、任意の出力側光ファイバ12−1〜nから所定の値を超える光強度を有した状態で出力することができる。   Thereby, the optical switch 1 can output the input light input from the input side optical fiber 11 in the state which has the light intensity exceeding predetermined value from arbitrary output side optical fibers 12-1 to 12-n. .

<更新動作>
次に、駆動電圧更新部22による駆動電圧の更新動作について説明する。
<Update operation>
Next, the drive voltage update operation by the drive voltage update unit 22 will be described.

まず、出力側光ファイバ12−1〜nを選択する電圧Vxと出力光の損失を制御する電圧Vyに対して、これらを成分とするパラメータVtを、下式(1),(2)で示すように定義する。 First, with respect to the voltage V x for selecting the output side optical fibers 12-1 to 12 -n and the voltage V y for controlling the loss of output light, the parameter V t having these components as the components is expressed by ).

x=V0x+fx(Vt) ・・・(1)
y=Voy+fy(Vt) ・・・(2)
V x = V 0x + f x (V t ) (1)
V y = V oy + f y (V t ) (2)

ここで、V0xとVoyは、図4に示すように、選択された出力側光ファイバ12−1〜nに対応する駆動電圧と他の出力側光ファイバ12に対応する駆動電圧のオフセット値であり、ドリフト等により角度ずれが生じていない際に光強度の損失が最小となるときの駆動電圧の値である。また、fx(Vt)とfy(Vt)は、Vtに対する一次以上の高次多項式を表す。なお、以下においては、fx(Vt)とfy(Vt)が一次関数の場合を例に説明する。この場合、式(1),(2)は、下式(3),(4)で表される。 Here, as shown in FIG. 4, V 0x and V oy are offset values of drive voltages corresponding to the selected output side optical fibers 12-1 to 12 -n and drive voltages corresponding to the other output side optical fibers 12. This is the value of the drive voltage when the loss of light intensity is minimized when there is no angular deviation due to drift or the like. Further, f x (V t ) and f y (V t ) represent first-order or higher-order polynomials with respect to V t . In the following description, a case where f x (V t ) and f y (V t ) are linear functions will be described as an example. In this case, the expressions (1) and (2) are expressed by the following expressions (3) and (4).

x=V0x+A・Vt ・・・(3)
y=Voy+B・Vt ・・・(4)
V x = V 0x + A · V t (3)
V y = V oy + B · V t (4)

上式(3),(4)をVxとVyを座標軸とする平面上に示すと、初期電圧、すなわち角度ずれが発生していない状態のVxとVyの値を通る直線となる。この直線のVy軸に対する傾きをφとすると、上式(3),(4)は、下式(5),(6)で表される。なお、角度φは、上記直線のVxに対する傾きとしても定義することできる。 When the above equations (3) and (4) are shown on a plane having V x and V y as coordinate axes, the initial voltage, that is, a straight line that passes through the values of V x and V y in a state where no angular deviation has occurred. . When the inclination of this straight line with respect to the V y axis is φ, the above expressions (3) and (4) are expressed by the following expressions (5) and (6). The angle φ can also be defined as the slope of the straight line with respect to V x .

x=V0x+Vt・sinφ ・・・(5)
y=Voy+Vt・cosφ ・・・(6)
V x = V 0x + V t · sinφ (5)
V y = V oy + V t · cos φ (6)

駆動電圧更新部22は、図5に示すように、Vy軸に対して角度φだけ傾いたパラメータVtを変数として電圧Vxと電圧Vyの値を順次変更して出力光の光強度の最適値を探索する、いわゆるフィードバック制御を行う。これにより、Vtの値を変化させると、VxとVyの値が同時に変化するので、ミラー装置13のミラー13aがX軸およびY軸回りに同時に変化することとなり、結果として、角度ずれに対する許容量が拡大される。例えば、図6に示すように、所定の光強度P1を基準として角度ずれの許容範囲rを設定した場合、従来のように電圧Vyの値のみ変化させてミラー13aをX軸方向回りのみ変化させた場合、角度ずれの許容範囲は、Vy軸と平行な2本の直線間の領域となる(図7の左側のグラフ参照)。一方、本実施の形態のように、パラメータVtを用いて駆動電圧を更新する場合、角度ずれの許容範囲は、直線Vtと平行な2本の直線間の領域(図7の右側のグラフ参照)となり、従来の場合よりも許容範囲が大きくなる。したがって、角度ずれが生じた場合であっても、所望する光強度を有する出力光を出力できる駆動電圧を従来よりも広範囲に探索することができる。 As shown in FIG. 5, the drive voltage update unit 22 sequentially changes the values of the voltage V x and the voltage V y using the parameter V t inclined by the angle φ with respect to the V y axis as a variable, and the light intensity of the output light In other words, so-called feedback control is performed to search for the optimum value of the. As a result, when the value of V t is changed, the values of V x and V y are changed at the same time. Therefore, the mirror 13a of the mirror device 13 is simultaneously changed around the X axis and the Y axis. The tolerance for is expanded. For example, as shown in FIG. 6, when the allowable range r of the angular deviation is set with a predetermined light intensity P 1 as a reference, only the value of the voltage V y is changed as in the prior art, and the mirror 13a is rotated only in the X-axis direction. When it is changed, the allowable range of angular deviation is an area between two straight lines parallel to the V y axis (see the graph on the left side of FIG. 7). On the other hand, when the drive voltage is updated using the parameter V t as in the present embodiment, the allowable range of the angle deviation is an area between two straight lines parallel to the straight line V t (the graph on the right side of FIG. 7). The allowable range is larger than in the conventional case. Therefore, even when an angular deviation occurs, it is possible to search for a driving voltage that can output output light having a desired light intensity in a wider range than in the past.

<パラメータ変更動作>
次に、変更部25によるパラメータVtの変更動作について説明する。
<Parameter change operation>
Next, the changing operation of the parameter V t by the changing unit 25 will be described.

上述したように、駆動電圧更新部22によりVy軸に対して斜めとなるパラメータVtを設定することによって角度ずれの許容範囲を拡げることができたが、許容範囲よりも大きな角度ずれが生じた場合には、パラメータVtを用いた場合であっても所望する光強度の出力光を取得することが不可能となる。例えば、図8に示すように角度ずれがない状態でMEMSミラー装置13の駆動を制御していたときに、ドリフト等により、図9に示すように角度ずれが生じて、直線VtがVx軸の正の方向にずれたとする。このような場合には、図10に示すように、パラメータVtをいくら変化させたところで、所望する光強度(図10における最内側の楕円)の出力光は得ることができない。このような場合、到達判断部24は、出力光の光強度が所定の値を超えないと判断する。この結果を受けて、変更部25は、パラメータVtと電圧VxおよびVyとの関係式を変更する。 As described above, by setting the parameter V t that is inclined with respect to the V y axis by the drive voltage update unit 22, the allowable range of angular deviation can be expanded, but an angular deviation larger than the allowable range occurs. In this case, it is impossible to obtain output light having a desired light intensity even when the parameter Vt is used. For example, when controlled the operation of the MEMS mirror device 13 with no angle deviation, as shown in FIG. 8, a drift or the like, to cause angular displacement as shown in FIG. 9, the linear V t is V x Assume that the axis is displaced in the positive direction. In such a case, as shown in FIG. 10, the output light having the desired light intensity (the innermost ellipse in FIG. 10) cannot be obtained when the parameter V t is changed to some extent. In such a case, the arrival determination unit 24 determines that the light intensity of the output light does not exceed a predetermined value. In response to this result, the changing unit 25 changes the relationship between the parameter V t and the voltage Vx and Vy.

例えば、図11に示すように、パラメータVtをVy軸に対して線対称に変更する、言い換えると、パラメータVtとVy軸との交差角であるφの符号を逆転する。これにより、VtとVxおよびVyとの関係式(5),(6)における定数項V0x、V0yは、下式(7)で表されるV0x’、V0y’に変更され、かつ、新しいVtとVy軸との角度は(−φ)となる。 For example, as shown in FIG. 11, the parameter V t is changed to be symmetrical with respect to the V y axis, in other words, the sign of φ that is the intersection angle between the parameter V t and the V y axis is reversed. Thereby, the constant terms V 0x and V 0y in the relational expressions (5) and (6) between V t and V x and V y are changed to V 0x ′ and V 0y ′ represented by the following expression (7). In addition, the angle between the new V t and the V y axis is (−φ).

(V0x’,Voy’)=(Vx(Vt’)−Vt’・sin(−φ),Voy) ・・・(7) (V 0x ′, V oy ′) = (V x (V t ′) −V t ′ · sin (−φ), V oy ) (7)

ここで、Vt’は、変更前のVt軸上の極大点近傍の値であり、目標とする所定の光強度の値に到達できないと判断した座標(以下、基点という)を示している。Vx(Vt’)は、Vt’におけるVxの値である。上式(7)には、三角関数が含まれるが、sin(−φ)=−sinφであることからφの値が一定であるならば、sinφを定数として与えることが可能であり、変換の際には単にsinの符号をマイナスにすればよい、したがって、変換を行う際の計算は、四則演算で十分であるため、CPUに大きな負荷を与えることなく実行することができる。 Here, V t ′ is a value in the vicinity of the maximum point on the V t axis before the change, and indicates coordinates (hereinafter referred to as a base point) that are determined to be unable to reach the target predetermined light intensity value. . V x (V t ′) is the value of V x at V t ′. The above equation (7) includes a trigonometric function, but since sin (−φ) = − sinφ, if φ is constant, sinφ can be given as a constant, In this case, it is only necessary to make the sign of sin negative. Therefore, the calculation for performing the conversion is sufficient with four arithmetic operations, and can be executed without imposing a heavy load on the CPU.

なお、変更部25は、パラメータVtをVy軸に対して線対称に変更するのみならず、例えば、図12に示すように、パラメータVtを基点を中心としてVx軸に対して線対称に変更したり、図13に示すように、パラメータVtを基点を中心として所定の角度αだけ回転させるようにしてもよい。特に、図11,図12に示すように軸対称でVtを変更する場合には、切り替えた前後の光強度とVt電圧の微分値が急激に変化しないため、切替前後で同じ制御パラメータのフィードバック制御を用いて更新動作を行うことができる。 Incidentally, the line changing unit 25 not only changes in line symmetry parameter V t with respect to V y axis, for example, as shown in FIG. 12, with respect to V x axis parameter V t around the base point Alternatively, the parameter V t may be rotated by a predetermined angle α around the base point as shown in FIG. In particular, FIG. 11, when changing the V t axisymmetric as shown in FIG. 12, since the differential value before and after the light intensity and V t voltage switching does not change rapidly, the same control parameters before and after the switching An update operation can be performed using feedback control.

<到達判断動作>
次に、到達判断部24による到達判断動作について説明する。この到達判断動作としては、光強度の最大値に基づく手法と、光強度の微分値に基づく手法とが挙げられる。それぞれについて、以下に説明する。
<Arrival judgment operation>
Next, the arrival determination operation by the arrival determination unit 24 will be described. Examples of the arrival determination operation include a method based on the maximum value of light intensity and a method based on a differential value of light intensity. Each will be described below.

(最大値に基づく手法)
この場合、到達判断部24は、図14に示すように、制御電圧軸であるVt軸上で光強度の値Pをモニタし、現在の光強度の値が前回に測定した値以上の場合は最大値を現在の光強度に更新し、現在の光強度が前回の値を下回った場合は、その時点での最大値と目標とする所望の光強度とを比較する。このとき、最大値Pが目標値を下回る場合は、到達判断部24は、当該制御軸上では目標値に到達できないと判断する。
(Method based on maximum value)
In this case, the arrival judgment portion 24, as shown in FIG. 14, the control monitors the value P of the light intensity in the voltage axis V t axis on a, if the value of the current intensity is equal to or greater than the value measured in the previous Updates the maximum value to the current light intensity, and if the current light intensity falls below the previous value, the maximum value at that time is compared with the desired desired light intensity. At this time, when the maximum value P is lower than the target value, the arrival determination unit 24 determines that the target value cannot be reached on the control axis.

(微分値に基づく手法)
この場合、到達判断部24は、図15に示すように、制御電圧Vtと光強度の値Pとの微分値dP/dVtの符号変化をモニタし、過去に正および負の両符号をとったか否か検出することにより極大点を通過したことが判断する。この方法により極大点を通過したと判断した状況おいても、出力光の光強度が目標値を超えない場合、到達判断部24は、当該制御軸上では光強度が目標値に到達できないと判断する。
(Method based on differential value)
In this case, the arrival judgment portion 24, as shown in FIG. 15, to monitor the sign change in the differential value dP / dV t between the value P of the control voltage V t and the light intensity, the both positive and negative sign in the past It is determined that the maximum point has been passed by detecting whether or not it has been taken. Even when it is determined that the maximum point has been passed by this method, if the light intensity of the output light does not exceed the target value, the arrival determination unit 24 determines that the light intensity cannot reach the target value on the control axis. To do.

<制御装置16の動作の具体例>
次に、図16を参照して、制御装置16の動作の具体例について詳細に説明する。
<Specific Example of Operation of Control Device 16>
Next, a specific example of the operation of the control device 16 will be described in detail with reference to FIG.

まず、初期値設定部26は、光信号を出力する出力側光ファイバ12−1〜nと、これに対応した初期駆動電圧(V0x、V0y)、光強度の目標値Pt、Vtの初期値Vt0およびPID制御のパラメータなど、必要な変数の初期設定を行う(ステップS11)。また、初期設置部26は、パラメータVtの初期値Vt0を設定する(ステップS12)。これらが設定されると、駆動電圧出力部23は、設定されたVt0に対する電圧Vx,Vyを上記初期駆動電圧に基づいて算出し、これをMEMSミラー装置13に供給する(ステップS13)。 First, the initial value setting unit 26 outputs the optical fibers 12-1 to 12-n that output optical signals, the corresponding initial drive voltages (V 0x , V 0y ), and target values P t , V t of the light intensity. Initial values V t0 and parameters for PID control, etc. are initialized (step S11). Further, the initial installation unit 26 sets an initial value V t0 of the parameter Vt (step S12). When these are set, the drive voltage output unit 23 calculates the voltages V x and V y with respect to the set V t0 based on the initial drive voltage, and supplies this to the MEMS mirror device 13 (step S13). .

これにより、対称となる出力側光ファイバ12−1〜nから光信号が出力されると、検出部21は、その光信号の光強度P0を測定する(ステップS14)。このとき、パラメータVtの初期値Vt0では、出力光の光強度は必ずしも目標値とはなっていない。そこで、駆動電圧更新部22は、出力光の光強度が目標値に一致するように、定期的に目標値と光強度の偏差e(=Pt−P0)を算出し(ステップS15)、この偏差に応じた負帰還量FbをVtに加える(ステップS16,S17)。 Thereby, when an optical signal is output from the symmetric output side optical fibers 12-1 to 12-n, the detector 21 measures the light intensity P 0 of the optical signal (step S14). At this time, with the initial value V t0 of the parameter V t , the light intensity of the output light is not necessarily the target value. Therefore, the drive voltage update unit 22 periodically calculates a deviation e (= P t −P 0 ) between the target value and the light intensity so that the light intensity of the output light matches the target value (step S15). applying a negative feedback amount Fb in accordance with the deviation V t (step S16, S17).

tが更新されると、駆動電圧出力部23は、再度、電圧Vx,Vyを算出してMEMSミラー装置13の電極に印加する(ステップS18)。これにより、出力光の光強度は、目標値に近づき、最終的には一致することとなる。 When V t is updated, the driving voltage output unit 23 is again applied to the electrodes of the MEMS mirror device 13 calculates the voltage V x, V y (step S18). As a result, the light intensity of the output light approaches the target value and eventually coincides.

しかしながら、ドリフト等により角度ずれが発生し、Vt 軸上では出力光が目標値に到達することができなくなることがある。このような場合を判断するために、到達判断部24は、Vt軸上での微分値dp/dVtを定期的に繰り返すPID制御の前回と今回の値の差分から算出{(dp/dVt)={P0(今回)−P0(今回)}/{Vt(今回)Vt(前回)}する(ステップS19,S20)。その微分値が正になった場合、PlusFlagを1にする(ステップS21)。一方、その微分値が負になった場合、到達判断部24は、MinusFlagを1とする。なお、MinusFlagとPlusFlagは初期値を0としておく。 However, the angle deviation caused by drift or the like, it may no longer be able to output light reaches the target value on the V t axis. In order to determine such a case, the arrival determination unit 24 calculates the difference between the previous and current values of PID control that periodically repeats the differential value dp / dV t on the V t axis {(dp / dV t ) = {P 0 (current) −P 0 (current)} / {V t (current) V t (previous)} (steps S19 and S20). When the differential value becomes positive, PlusFlag is set to 1 (step S21). On the other hand, when the differential value becomes negative, the arrival determination unit 24 sets MinusFlag to 1. Note that MinusFlag and PlusFlag have an initial value of 0.

MinusFlagとPlusFlagの両者の積が1となった場合(ステップS22:YES)、微分値dp/dsが正および負の両方を経験した、すなわち極大点を通ったことになるので、この状況で出力光の光強度が目標値に達していないと判断された場合、変換部25は、上述したようなパラメータ変更動作を行う(ステップS26)。このパラメータ変更動作を行うと、変換部25は、MinusFlagとPlusFlagを初期値である0に戻しておく。   When the product of both MinusFlag and PlusFlag is 1 (step S22: YES), the differential value dp / ds has experienced both positive and negative values, that is, it has passed through the local maximum point. When it is determined that the light intensity has not reached the target value, the conversion unit 25 performs the parameter changing operation as described above (step S26). When this parameter changing operation is performed, the conversion unit 25 returns MinusFlag and PlusFlag to 0 which is an initial value.

MinusFlagとPlusFlagの両者の積が1とならない場合(ステップS22:NO)、駆動電圧更新部22は、パラメータVtおよび光強度P0を現在の値に更新する(ステップS24)。 If the product of both MinusFlag and PlusFlag does not become 1 (step S22: NO), the driving voltage updating unit 22 updates the parameters V t and the light intensity P 0 to the current value (step S24).

上述したような動作は、外部より停止命令が入力されるまで繰り返される(ステップS24)。このようにすることにより、本実施の形態に係る光スイッチ1は、制御装置16により処理を行っている間はX軸およびY軸のどちらに角度ずれが生じても、出力光強度の値を目標値と一致させることが可能となる。   The above-described operation is repeated until a stop command is input from the outside (step S24). By doing in this way, the optical switch 1 according to the present embodiment sets the value of the output light intensity regardless of whether the X axis or the Y axis is deviated while the control device 16 performs processing. It is possible to match the target value.

このような図16に示す処理を2軸で駆動するMEMSミラー装置を有する光スイッチに適用した場合の光強度の時間変化を、図17に示す。この図17は、目標値を-15.2dBmとしており、数十時間にわたって安定した動作を実現していることがかる。このときのVt軸における光強度を図18に示す。この図18に示すように、出力光の光強度の値は一定にも拘わらず、Vtの値は変化していることがわかる。これはミラーの経時的な角度変化を補償しているためである。図19は図18で示したVt軸上の軌跡をVx−Vy平面上に変換した軌跡を示している。このときのVt軸のVy軸に対する傾斜角は10°である。図18からは通常のPID制御が行われているだけのように観察されるが、図19に示すVx−Vy平面上の軌跡を見れば、単にVx−Vy平面上に固定された直線上を制御しているのではなく、ミラーの経時的な角度変化に対応して、必要に応じて、制御軸の傾斜角φを反転しながら目標値を追従していることがわかる。 FIG. 17 shows changes in light intensity with time when the process shown in FIG. 16 is applied to an optical switch having a MEMS mirror device that is driven in two axes. In FIG. 17, the target value is set to -15.2 dBm, and stable operation is realized over several tens of hours. The light intensity in V t axis at this time is shown in FIG. 18. As shown in FIG. 18, it can be seen that the value of V t changes even though the light intensity value of the output light is constant. This is because the change in the angle of the mirror over time is compensated. Figure 19 shows a locus of trajectories on V t axis shown converted to the V x -V y plane in Figure 18. At this time, the inclination angle of the V t axis with respect to the V y axis is 10 °. Although it can be observed from FIG. 18 that normal PID control is being performed, if the locus on the V x -V y plane shown in FIG. 19 is seen, it is simply fixed on the V x -V y plane. It can be seen that the target value is tracked while the tilt angle φ of the control axis is reversed as necessary in response to the change in the angle of the mirror over time, instead of controlling the straight line.

また、図16に示す処理におけるVt軸上の微分値を用いて極大点をもつ損失プロファイル上をPID制御する方法について、図20を参照して説明する。通常、PID制御では、偏差に比例した補償量を制御電圧に加えるが、この加える際の符号は負帰還になるように設定される。例えば、Vtが減少することで光強度が増加するのであれば、出力光の光強度の減少により偏差が大きくなると、Vtが減少するような負の補償量が加えられる。しかしながら、極大点を有する場合は、その極大点よりVtが大きな領域ではVtが減少することで光強度が増加するのに対して、極大点よりVtが小さな領域ではVtが減少することで光強度も減少する(図20の矢印f参照)。したがって、極大点より小さな領域において、上述した場合と同様に出力光の光強度の減少を補償するためにVtを減少させると、かえって光強度が減少して正帰還状態になってしまう。そこで、本実施の形態では、Vtと出力光の光強度の微分値dP/dVtが極大点を前後して符号が変わることを利用することにより正帰還を防ぐ。 Further, a method of PID control on the loss profile with maximum point by using a differential value of the V t axis in the process shown in FIG. 16 will be described with reference to FIG. 20. Normally, in PID control, a compensation amount proportional to the deviation is added to the control voltage, and the sign at the time of adding is set to be negative feedback. For example, if the light intensity increases by V t decreases, the deviation becomes larger due to a decrease in the light intensity of the output light, a negative compensation amount as V t decreases are added. However, if it has a local maximum point is that the V t than the maximum point light intensity increases by decreasing the V t is a large area, V t than maximum point V t is decreased in a small area As a result, the light intensity also decreases (see arrow f in FIG. 20). Accordingly, in a small space than the maximum point, reducing the V t in order to compensate for the reduction in light intensity as in the case output light mentioned above, become positive feedback state rather the light intensity is reduced. Therefore, in this embodiment, preventing positive feedback by differential value dP / dV t of the light intensity of the V t and the output light back and forth the maximum point to utilize the changes sign.

具体的には、補償電圧量をFbとした場合、下式(8)にしたがってFbをVtに加算することにより、正帰還に陥ることを避けることができる。 Specifically, when the compensation voltage amount is Fb, it is possible to avoid falling into positive feedback by adding Fb to V t according to the following equation (8).

t=Vt+(dP/dVtの符号)×Fb ・・・(8) V t = V t + (sign of dP / dV t ) × Fb (8)

また、下式(9)にしたがってFbをVtに加算することによっても、正帰還に陥ることを避けることができる。 Moreover, it is possible to avoid falling into positive feedback by adding Fb to V t according to the following equation (9).

t=Vt+(基準微分値)/(dP/dVt)×Fb ・・・(9) V t = V t + (reference differential value) / (dP / dV t ) × Fb (9)

この式(9)では、基準微分値を正値とすることにより、正帰還になることも避けることができる。また、この場合、二次方物線形状のため、極大点付近でdP/dVtの絶対値が小さくなり、フィードバック量Fbに対する出力光の光強度ΔPの変化が小さくなってしまう(図20の矢印g参照)ことを補正することも可能である。なお、dP/dVtの値が極めて小さい場合には、発散を防ぐために「(基準微分値)/(dP/dVt)」の絶対値が制限値を越えないようにする必要がある。基準微分値には、例えば任意の電圧VtにおけるdP/dVtを予め測定しておき、これを用いるようにしてもよい。 In this formula (9), it is possible to avoid positive feedback by setting the reference differential value to a positive value. Further, in this case, due to the shape of the quadratic parallelepiped line, the absolute value of dP / dV t is small near the maximum point, and the change in the light intensity ΔP of the output light with respect to the feedback amount Fb is small (FIG. 20). It is also possible to correct that (see arrow g). When the value of dP / dV t is extremely small, it is necessary to prevent the absolute value of “(reference differential value) / (dP / dV t )” from exceeding the limit value in order to prevent divergence. For the reference differential value, for example, dP / dV t at an arbitrary voltage V t may be measured in advance and used.

以上説明したように、本実施の形態によれば、パラメータVtに用いて電圧Vxおよび電圧Vyの値を算出し、これを電極に印加することにより、ミラーがX軸回りおよびY軸回りに同時に回動するため、出力光の光強度が所定の値以上となる電圧Vxおよび電圧Vyの値を従来よりもより広範囲に探索することが可能となり、結果として、ミラー装置に角度ずれが生じた場合であっても所望する光強度の出力光を出力することができる。 As described above, according to this embodiment, the values of the voltage V x and the voltage V y are calculated using the parameter V t and applied to the electrodes, so that the mirror rotates around the X axis and the Y axis. Since the output light is simultaneously rotated, the values of the voltage V x and the voltage V y at which the light intensity of the output light is equal to or higher than a predetermined value can be searched in a wider range than in the past. Even if a deviation occurs, output light having a desired light intensity can be output.

なお、本実施の形態において、1×nポートの光スイッチに適用した場合を例に説明したが、本発明は2つの回動軸を有するミラー装置を有する光スイッチであるならば各種スイッチに適用できることはいうまでもない。例えば、図21に示すようなm波長で1×nポートを有する波長選択スイッチ2に適用するようにしてもよい。この波長選択スイッチ2は、1本の入力側光ファイバ11と、n本の出力側光ファイバ12−1〜nと、入力側光ファイバ11からの入力光を回折しm個の特定の波長の光を生成する回折格子31と、この回折格子により回折されたm個の光を各波長毎に反射して対応する出力側光ファイバ12−1〜nに出力するMEMSミラー装置13−1〜mと、出力側光ファイバ12−1〜nからの出力を合波する合波器32と、この合波器32により合波された光をm個の特定の波長毎に分波器33と、この分波器33により分波された各光をモニタするフォトダイオード14−1〜mと、このフォトダイオード14−1〜mの検出結果をA/D変換するA/D変換器15と、このA/D変換器15からの出力に基づいてMEMSミラー装置13−1〜mの駆動を制御する制御装置16とを備えている。このような波長選択スイッチ2に対しても制御装置16により上述した光スイッチ1と同等の処理を行うことにより、光スイッチ1の場合と同等の作用効果を得ることができる。   In this embodiment, the case where the present invention is applied to an optical switch of 1 × n port has been described as an example. However, the present invention is applicable to various switches as long as it is an optical switch having a mirror device having two rotation axes. Needless to say, it can be done. For example, you may make it apply to the wavelength selective switch 2 which has a 1 * n port by m wavelength as shown in FIG. This wavelength selective switch 2 diffracts input light from one input-side optical fiber 11, n output-side optical fibers 12-1 to 12-n, and input-side optical fiber 11, and has m specific wavelengths. A diffraction grating 31 that generates light, and MEMS mirror devices 13-1 to 13-m that reflect m light beams diffracted by the diffraction grating for each wavelength and output them to corresponding output optical fibers 12-1 to 12-n. A multiplexer 32 that multiplexes the outputs from the output side optical fibers 12-1 to 12 -n, and a demultiplexer 33 for each of m specific wavelengths of light multiplexed by the multiplexer 32, Photodiodes 14-1 to 14-m for monitoring each light demultiplexed by the demultiplexer 33, an A / D converter 15 for A / D converting the detection results of the photodiodes 14-1 to 14m, Based on the output from the A / D converter 15, the MEMS mirror device 13- And a control unit 16 for controlling the driving of ~m. By performing the same processing as that of the optical switch 1 described above on the wavelength selective switch 2 by the control device 16, it is possible to obtain the same effect as that of the optical switch 1.

なお、本実施の形態では、検出部21、駆動電圧更新部22、駆動電圧出力部23、到達判断部24、変更部25および初期値設定部26により、出力光の光強度が所定の値以上となる電圧Vxおよび電圧Vyの値を算出するようにしたが、これらの電圧の値をパラメータVtに基づいて算出するのであれば、各種構成を適用できることは言うまでもない。例えば、検出部21,駆動電圧更新部22,駆動電圧出力部23および初期値設定部26のみから制御装置16が構成されるようにしてもよい。この場合、初期値設定部26により選択された出力側光ファイバ12に対応する電圧Vxおよび電圧Vyの値を設定し、検出部21により出力光の光強度を監視し、この光強度が所定の値を超えないときに駆動電圧更新部22により上述した駆動電圧の更新動作を行う。これにより、出力光の光強度が所定の値以上となる電圧Vxおよび電圧Vyの値を従来よりもより広範囲に探索することが可能となり、結果として、所定の光強度を有する出力光を出力させることができる。 In the present embodiment, the detection unit 21, the drive voltage update unit 22, the drive voltage output unit 23, the arrival determination unit 24, the change unit 25, and the initial value setting unit 26 cause the light intensity of the output light to be equal to or higher than a predetermined value. Although the values of the voltage V x and the voltage V y are calculated, it goes without saying that various configurations can be applied if the values of these voltages are calculated based on the parameter V t . For example, the control device 16 may be configured by only the detection unit 21, the drive voltage update unit 22, the drive voltage output unit 23, and the initial value setting unit 26. In this case, the values of the voltage V x and the voltage V y corresponding to the output-side optical fiber 12 selected by the initial value setting unit 26 are set, and the light intensity of the output light is monitored by the detection unit 21. When the predetermined value is not exceeded, the drive voltage update unit 22 performs the drive voltage update operation described above. As a result, it is possible to search for the values of the voltage V x and the voltage V y at which the light intensity of the output light is equal to or higher than a predetermined value in a wider range than before, and as a result, output light having the predetermined light intensity Can be output.

[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第1の実施の形態における制御装置16の駆動電圧更新部22および変更部25の構成が異なるものである。したがって、本実施の形態において、第1の実施の形態と同等の構成要素は、同じ名称および符号を付し適宜説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the configurations of the drive voltage update unit 22 and the change unit 25 of the control device 16 in the first embodiment described above are different. Therefore, in this embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same names and reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

本実施の形態では、到達判断部24により現在のVy軸上では目標とする光強度に到達できないと判断された場合、変更部25により目標とする光強度をVx軸上で探索するように変更する。例えば、図22に示すように、角度ずれが生じて駆動電圧が符号hに示す状態となった場合、Vy軸に沿った直線上(図22における点線i)に目標とする光強度を探索しても、その目標に到達することはできない。このような場合、図23に示すように、目標に到達できないと判断した電圧値を基点として、Vx軸に沿った直線状(図23における点線j)で目標とする光強度を探索する。これにより、目標とする光強度をとなる符号kで示す駆動電圧を探索することができる。 In the present embodiment, when the arrival determination unit 24 determines that the target light intensity cannot be reached on the current V y axis, the change unit 25 searches for the target light intensity on the V x axis. Change to For example, as shown in FIG. 22, when the angle shift occurs and the drive voltage is in the state indicated by symbol h, the target light intensity is searched for on the straight line along the V y axis (dotted line i in FIG. 22). Even so, that goal cannot be reached. In this case, as shown in FIG. 23, as a base point the voltage value determines that it can not reach the target, to search for the light intensity of the target with (dotted line j in Fig. 23) linearly along the V x axis. As a result, it is possible to search for a drive voltage indicated by the symbol k that represents the target light intensity.

本発明は、複数の回動軸を有するミラー装置による反射光の光強度の最適化を行う各種装置に適用することができる。   The present invention can be applied to various devices that optimize the light intensity of reflected light by a mirror device having a plurality of rotation axes.

本発明に係る1×nポートの光スイッチを示す模式図である。It is a schematic diagram showing a 1 × n port optical switch according to the present invention. 制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a control apparatus. 駆動電圧設定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows drive voltage setting operation | movement. x−Vy電圧平面上の光強度を等高線で示す図である。The light intensity on the V x -V y voltage plane is a diagram showing by contour lines. パラメータVtを説明する図である。It is a diagram illustrating a parameter V t. 角度ずれの許容量を説明する図である。It is a figure explaining the allowable amount of angle deviation. 従来と本発明との角度ずれ許容範囲を説明する図である。It is a figure explaining the angle shift allowable range of the past and this invention. 角度ずれがないときのVx−Vy電圧平面上の光強度を示す図である。Is a diagram showing the light intensity on the V x -V y voltage plane when there is no angular deviation. 角度ずれがあるときのVx−Vy電圧平面上の光強度を示す図である。Is a diagram showing the light intensity on the V x -V y voltage plane when there is angular misalignment. 図9において光強度のピークの探索を説明する図である。It is a figure explaining the search of the peak of light intensity in FIG. tをVy軸に対して線対称に変更した図である。The V t is a diagram obtained by changing line-symmetrically with respect to V y axis. tをVx軸に対して線対称に変更した図である。The V t is a diagram obtained by changing line-symmetrically with respect to V x axis. tを角度α回転した図である。The V t is a diagram obtained by rotating angle alpha. 最大値に基づいて光強度が目標値に到達するか否かを判断する手法を説明する図である。It is a figure explaining the method of determining whether light intensity reaches | attains a target value based on the maximum value. 微分値に基づいて光強度が目標値に到達するか否かを判断する手法を説明する図である。It is a figure explaining the method of determining whether light intensity reaches | attains a target value based on a differential value. 制御装置の動作の具体例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the specific example of operation | movement of a control apparatus. 光強度の時間変化の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the time change of light intensity. 図17におけるVt軸の光強度を示す図である。It is a figure which shows the light intensity of the Vt axis | shaft in FIG. 図18におけるVt軸上の軌跡をVx−Vy平面上に変換した図である。The trajectory of the V t axis in FIG. 18 is a diagram obtained by converting on V x -V y plane. t軸上の微分値を用いたPID制御を説明する図である。It is a diagram illustrating a PID control using the differential value of the V t axis. 本発明を適用したm波長、1×nポートを有する波長選択スイッチを示す図である。It is a figure which shows the wavelength selective switch which has m wavelength and 1xn port to which this invention is applied. 角度ずれがあるときのVx−Vy電圧平面上の光強度を示す図である。Is a diagram showing the light intensity on the V x -V y voltage plane when there is angular misalignment. 図22においてVx軸に沿った探索を説明する図である。It is a diagram illustrating a search along the V x axis in FIG. 22. MEMSマイクロミラーを用いた空間光学系光スイッチの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the spatial optical system optical switch using a MEMS micromirror. MEMSマイクロミラーの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a MEMS micromirror. MEMSマイクロミラーのミラーと電極の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the mirror of a MEMS micromirror, and an electrode. 空間光学系光スイッチの出射ポート選択動作を示す図である。It is a figure which shows the output port selection operation | movement of a spatial optical system optical switch. 電圧Vxと光強度Pとの関係を示す図である。Is a graph showing the relationship between the voltage V x and the light intensity P. 空間光学系光スイッチのポート結合率調整動作を示す図である。It is a figure which shows the port coupling rate adjustment operation | movement of a spatial optical system optical switch. 電圧Vyと光強度Pとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage Vy and the light intensity P. x−Vy電圧平面上の光強度を等高線で示す図である。The light intensity on the V x -V y voltage plane is a diagram showing by contour lines. 光強度がVy軸方向に変化した場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where light intensity changes to the Vy axis direction. 光強度がVy軸方向とともにVx軸方向に変化した場合を説明する図である。It is a diagram illustrating a case where the light intensity is changed to V x-axis direction together with the V y-axis direction. 光強度がVx軸方向に大きく変化した場合を説明する図である。It is a diagram illustrating a case where the light intensity is greatly changed to V x-axis direction.

符号の説明Explanation of symbols

1…光スイッチ、2…波長選択スイッチ、11…入力側光ファイバ、12−1〜n…出力側光ファイバ、13…MEMSミラー装置、14−1〜n…フォトダイオード、15…A/D変換器、16…制御装置、17,18…コリメートレンズ、21…検出部、22…駆動電圧更新部、23…駆動電圧出力部、24…到達判断部、25…変更部、26…初期値設定部、31…回折格子、32…合波器、33…分波器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical switch, 2 ... Wavelength selection switch, 11 ... Input side optical fiber, 12-1 to n ... Output side optical fiber, 13 ... MEMS mirror apparatus, 14-1 to n ... Photodiode, 15 ... A / D conversion 16 ... control device 17,18 ... collimating lens, 21 ... detection unit, 22 ... drive voltage update unit, 23 ... drive voltage output unit, 24 ... arrival judgment unit, 25 ... change unit, 26 ... initial value setting unit 31 ... Diffraction grating, 32 ... Multiplexer, 33 ... Demultiplexer.

Claims (4)

入力光を入力する少なくとも1つの光入力部と、
出力光を出力する少なくとも1つの光出力部と、
X軸およびこのX軸と異なるY軸に対して回動可能に支持されたミラーおよびこのミラーと対向配置された複数の電極を有し、これらの電極に駆動電圧を印加することにより前記ミラーを所定の角度に傾斜させるミラー装置と、
前記光出力部から出力される出力光の光強度を検出する検出部と、
この検出部の検出結果に基づいて、前記ミラーを前記X軸回りおよび前記Y軸回りにそれぞれ回動させる電圧Vxおよび電圧Vy算出して、前記電極に前記駆動電圧を印加して所定の前記光入力部に入力された入力光を選択的に任意の前記光出力部から出力させる駆動制御部と
を備えた光スイッチであって、
前記駆動制御部は、
前記電圧Vxおよび前記電圧Vyを、パラメータVtに対する1次以上の多項式に基づいて算出する駆動電圧更新部と、
前記パラメータV t を変化させたときに、前記多項式に基づいて算出される前記電圧V x および前記電圧V y に対して、前記検出部が検出した選択された光出力部からの光強度が所定の値に到達するか否かを判定する判定部と、
この判定部により前記出力光の光強度が所定の値に到達しないと判定された場合、前記V x と前記V y を座標軸とする平面上において、到達しないと判定した時点のパラメータV t ’に対応する(V x ’,V y ’)座標を通り、前記V x または前記V y の座標軸に平行な直線に関して、前記多項式に基づいて前記パラメータV t を変化させることにより算出した前記電圧V x および前記V y が描く軌跡が線対称となるように前記多項式を変更する変更部と
を備えることを特徴とする光スイッチ。
At least one light input section for inputting input light;
At least one light output unit for outputting output light;
The mirror has a mirror rotatably supported with respect to the X-axis and a Y-axis different from the X-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror. By applying a driving voltage to these electrodes, the mirror is A mirror device tilted at a predetermined angle;
A detection unit for detecting the light intensity of the output light output from the light output unit;
Based on the detection result of the detector, the mirror by calculating the X-axis and the Y axis respectively rotated to cause Ru voltage V x and the voltage V y around, the driving voltage to the electrode an optical switch comprising a drive control unit which Ru is selectively outputted from any of the light output section input light input to the predetermined said optical input unit Te,
The drive control unit
A drive voltage update unit that calculates the voltage V x and the voltage V y based on a first-order or higher-order polynomial for the parameter V t ;
When the parameter V t is changed , the light intensity from the selected light output unit detected by the detection unit is predetermined with respect to the voltage V x and the voltage V y calculated based on the polynomial. A determination unit that determines whether or not the value of
When it is determined by the determination unit that the light intensity of the output light does not reach a predetermined value, the parameter V t at the time when it is determined that it does not reach on the plane having the coordinate axes V x and V y is set. The voltage V x calculated by changing the parameter V t based on the polynomial with respect to a straight line passing through the corresponding (V x ′, V y ′) coordinate and parallel to the coordinate axis of V x or V y. And a changing unit for changing the polynomial so that the locus drawn by the V y is line symmetric.
The optical switch according to claim Rukoto equipped with.
入力光を入力する少なくとも1つの光入力部と、
出力光を出力する少なくとも1つの光出力部と、
X軸およびこのX軸と異なるY軸に対して回動可能に支持されたミラーおよびこのミラーと対向配置された複数の電極を有し、これらの電極に駆動電圧を印加することにより前記ミラーを所定の角度に傾斜させるミラー装置と、
前記光出力部から出力される出力光の光強度を検出する検出部と、
この検出部の検出結果に基づいて、前記ミラーを前記X軸回りおよび前記Y軸回りにそれぞれ回動させる電圧V x および電圧V y を算出して、前記電極に前記駆動電圧を印加して所定の前記光入力部に入力された入力光を選択的に任意の前記光出力部から出力させる駆動制御部と
を備えた光スイッチであって、
前記駆動制御部は、
前記電圧V x および前記電圧V y を、パラメータV t に対する1次以上の多項式に基づいて算出する駆動電圧更新部と、
前記パラメータVtを変化させたときに、前記多項式に基づいて算出される前記電圧Vxおよび前記電圧Vy に対して、前記検出部が検出した選択された光出力部からの光強度が所定の値に到達するか否かを判定する判定部と、
この判定部により前記出力光の光強度が所定の値に到達しないと判定された場合、前記V x と前記V y を座標軸とする平面上において、到達しないと判定した時点のパラメータV t ’に対応する(V x ’,V y ’)座標を中心に、所定の回転角だけ、前記多項式に基づいて前記パラメータV t から算出した前記電圧V x および前記電圧V y が描く軌跡が回転するように前記多項式を変更する変更部と
を備えることを特徴とする光スイッチ。
At least one light input section for inputting input light;
At least one light output unit for outputting output light;
The mirror has a mirror rotatably supported with respect to the X-axis and a Y-axis different from the X-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror. A mirror device tilted at a predetermined angle;
A detection unit for detecting the light intensity of the output light output from the light output unit;
Based on the detection result of the detection unit, a voltage V x and a voltage V y for rotating the mirror around the X axis and the Y axis are calculated, and the driving voltage is applied to the electrodes to obtain a predetermined value. A drive control unit that selectively outputs the input light input to the light input unit from any of the light output units;
An optical switch comprising:
The drive control unit
A drive voltage update unit that calculates the voltage V x and the voltage V y based on a first-order or higher-order polynomial for the parameter V t ;
When the parameter V t is changed , the light intensity from the selected light output unit detected by the detection unit is predetermined with respect to the voltage V x and the voltage V y calculated based on the polynomial. A determination unit that determines whether or not the value of
When it is determined by the determination unit that the light intensity of the output light does not reach a predetermined value, the parameter V t at the time when it is determined that it does not reach on the plane having the coordinate axes V x and V y is set. The voltage V x calculated from the parameter V t based on the polynomial and the locus drawn by the voltage V y rotate about a corresponding (V x ′, V y ′) coordinate by a predetermined rotation angle. A changing unit for changing the polynomial to
An optical switch, characterized in that it comprises a.
前記多項式は、
パラメータをVt、任意の前記光出力部に対応する前記X軸,Y軸に沿った駆動電圧のオフセットをそれぞれV0x,V0y、定数をそれぞれA,B(≠0)とすると、
x=V0x+A・Vt
y=V0y+B・Vt
で表される
ことを特徴とする請求項1または2記載の光スイッチ。
The polynomial is
If the parameter is V t , the drive voltage offsets along the X-axis and Y-axis corresponding to an arbitrary light output unit are V 0x and V 0y , and the constants are A and B (≠ 0), respectively.
V x = V 0x + A ・ V t
V y = V 0y + B ・ V t
It is represented by these. The optical switch of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
前記多項式は、
前記Vxと前記Vyを座標軸とする平面上においてVyをVxの一次関数として表した場合に前記Vyの軸前記一次関数なす角の角度をφとすると、
x=V0x+Vt・sinφ
y=V0y+Vt・cosφ
で表されることを特徴とする請求項記載の光スイッチ。
The polynomial is
The V y When the angle of the axis with the linear function and the angle of the V y when expressed as a linear function of V x phi on a plane whose coordinate axes of the V y and the V x,
V x = V 0x + V t · sinφ
V y = V 0y + V t · cosφ
The optical switch according to claim 3, wherein:
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