JP5243317B2 - Optical switch and optical switch control method - Google Patents

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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

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および光スイッチの制御方法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, and the like, and an optical switch control method.

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、1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 one optical fiber by WDM (Wavelength Division Multiplexing) technology that multiplexes one optical signal corresponding to 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などが提案されている。これらのスイッチを高機能かつ小型に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. However, in recent years, it has hundreds of input ports and output ports and can perform optical path control in units of ten thousand units. A matrix switch that can be used, a wavelength selection switch that selects an arbitrary wavelength from several tens of wavelengths, and outputs the selected wavelength from any of a plurality of output fibers have been proposed. A spatial optical system optical switch can realize these switches with high functionality and small size.

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1参照)がよく用いられる。MEMSマイクロミラー装置は、ミラーと対向配置された電極に電圧を印加し、電極とミラーとの間に生じる静電力によってミラーを回動軸回りに回動させる装置である。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、その第1の回転軸と直交する第2の回動軸の回りにミラーを傾けることによって光損失を変化させて、そのミラーを通過する光信号のパワーを任意の値に制御することができる。光パワーの制御は、例えば、WDM光ネットワークなどにおいては、光伝送路における波長利得/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制することに利用される。この機能は、接続できるノード数にかかわるので、将来の波長多重光ネットワーク用波長選択スイッチには欠かせない機能である。   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 (see, for example, Patent Document 1) created by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology is often used. The MEMS micromirror device is a device that applies a voltage to an electrode disposed opposite to a mirror and rotates the mirror around a rotation axis by an electrostatic force generated between the electrode and the mirror. Since the MEMS micromirror device can rotate the mirror by a plurality of rotating shafts, for example, in addition to the first rotating shaft that realizes switching of the optical path, the MEMS micromirror device has a first orthogonal to the first rotating shaft. The optical loss can be controlled by tilting the mirror about the rotation axis 2 and the power of the optical signal passing through the mirror can be controlled to an arbitrary value. The optical power control is used, for example, in a WDM optical network to suppress power variation between optical signals caused by a wavelength gain / loss difference in an optical transmission line. Since this function is related to the number of nodes that can be connected, it is an indispensable function for future wavelength selective switches for wavelength division multiplexing optical networks.

このような波長選択スイッチでは、光ネットワークの大規模化に伴って、その光学的な性能についても高い性能が要求されている。例えば、光信号が多段のノードを通過するようなると、光損失を補うために光増幅器が設けられるが、この光増幅器が必要な信号成分のみを増幅できるように、波長選択スイッチでは、透過スペクトルが必要な帯域のみを通すスペクトルであることが求められる。また、ポート数も増加するため、一般にポートクロストーク(PXT)と呼ばれる、隣接ポートに漏れ出す光信号レベルを要求値以下に十分抑えなくてはならない。   Such a wavelength selective switch is required to have high optical performance as the optical network becomes larger. For example, when an optical signal passes through multiple nodes, an optical amplifier is provided to compensate for the optical loss. However, the wavelength selective switch has a transmission spectrum that can amplify only the necessary signal component. The spectrum is required to pass only the necessary band. In addition, since the number of ports also increases, the optical signal level that leaks to the adjacent ports, generally called port crosstalk (PXT), must be sufficiently suppressed below the required value.

このような波長選択スイッチの一例を図13,図14に示す。ここで、図13に示す波長選択スイッチ100は、複数の入力ポートから入力された複数(最大m波)のチャンネル(波長)信号を、1つの出力ポートから合波して出力するAdd型波長選択スイッチである。一方、図14に示す波長選択スイッチ200は、1つの入力ポートから入力された複数のチャンネル信号(最大m波)を、複数の出力ポートの中の1つのポートから出力するDrop型波長選択スイッチである。なお、図13,図14において、同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。   An example of such a wavelength selective switch is shown in FIGS. Here, the wavelength selective switch 100 shown in FIG. 13 adds a plurality (maximum m-waves) of channel (wavelength) signals input from a plurality of input ports and outputs the combined signal from one output port. Switch. On the other hand, the wavelength selective switch 200 shown in FIG. 14 is a drop-type wavelength selective switch that outputs a plurality of channel signals (maximum m waves) input from one input port from one of the plurality of output ports. is there. In FIG. 13 and FIG. 14, equivalent components are denoted by the same names and reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.

図13に示す波長選択スイッチ100は、入力ポートとして機能するn本の入力側光ファイバ101−1〜101−nと、出力ポートとして機能する1本の出力側光ファイバ102と、入力側光ファイバ101−1〜101−nからの入力光を回折して波長の異なる最大m個の光信号に分波する回折格子103と、この回折格子103により回折された光信号を波長毎に反射して、出力側光ファイバ102から出力させるMEMSミラー装置104−1〜104−mと、出力側光ファイバ102から分岐された光信号をm個の特定の波長毎に分波する分波器105と、この分波器105により分波された各光をモニタして電気信号に変換するフォトダイオード106−1〜106−mと、このフォトダイオード106−1〜106−mの検出結果をA/D変換して光パワーの値を出力するA/D変換器107と、このA/D変換器107からの出力に基づいてMEMSミラー装置104−1〜104−mの駆動を制御するミラー制御回路108とを備えている。ここで、MEMSミラー装置104−1〜104−mの各ミラーは、ミラーが並んでいる方向のx軸、および、このx軸と直交するy軸回りに回動可能とされており、入力側光ファイバ101−1〜101−nは、そのy軸に沿った方向に配列されている。   The wavelength selective switch 100 shown in FIG. 13 includes n input-side optical fibers 101-1 to 101-n that function as input ports, one output-side optical fiber 102 that functions as an output port, and an input-side optical fiber. A diffraction grating 103 that diffracts input light from 101-1 to 101-n and demultiplexes it into a maximum of m optical signals having different wavelengths, and reflects an optical signal diffracted by the diffraction grating 103 for each wavelength. MEMS mirror devices 104-1 to 104-m that output from the output-side optical fiber 102; a demultiplexer 105 that demultiplexes the optical signal branched from the output-side optical fiber 102 for each of m specific wavelengths; Photodiodes 106-1 to 106-m that monitor each light demultiplexed by the demultiplexer 105 and convert it into electrical signals, and detection of the photodiodes 106-1 to 106-m An A / D converter 107 that A / D converts the result and outputs an optical power value, and controls the driving of the MEMS mirror devices 104-1 to 104-m based on the output from the A / D converter 107 The mirror control circuit 108 is provided. Here, each mirror of the MEMS mirror devices 104-1 to 104-m is rotatable about the x axis in the direction in which the mirrors are arranged and the y axis orthogonal to the x axis. The optical fibers 101-1 to 101-n are arranged in the direction along the y-axis.

図14に示す波長選択スイッチ200は、1本の入力側光ファイバ101と、n本の出力側光ファイバ102−1〜102−nと、入力側光ファイバ101からの入力光を回折して波長の異なる最大m個の光信号に分波する回折格子103と、この回折格子103により回折された光信号を波長毎に反射して、対応する出力側光ファイバ102−1〜102−nから出力させるMEMSミラー装置104−1〜104−mと、出力側光ファイバ102−1〜102−nからの出力を合流する合流器109と、この合流器109により合流された光をm個の特定の波長毎に分波する分波器105と、この分波器105により分波された各光をモニタして電気信号に変換するフォトダイオード106−1〜106−mと、このフォトダイオード106−1〜106−mの検出結果をA/D変換して光パワーの値を出力するA/D変換器107と、このA/D変換器107からの出力に基づいてMEMSミラー装置104−1〜104−mの駆動を制御するミラー制御回路108とを備えている。ここで、MEMSミラー装置104−1〜104−mの各ミラーは、ミラーが並んでいる方向のx軸、および、このx軸と直交するy軸回りに回動可能とされており、出力側光ファイバ102−1〜102−nは、x軸回りにミラーを回動させたときの、光ビームの軌跡上に配列されている。   The wavelength selective switch 200 shown in FIG. 14 diffracts input light from one input-side optical fiber 101, n output-side optical fibers 102-1 to 102-n, and the input-side optical fiber 101, and wavelength. Diffracting grating 103 which demultiplexes into a maximum of m optical signals having different wavelengths, and the optical signal diffracted by this diffraction grating 103 is reflected for each wavelength and output from the corresponding output side optical fibers 102-1 to 102-n. MEMS mirror devices 104-1 to 104-m to be combined, a combiner 109 for combining the outputs from the output-side optical fibers 102-1 to 102-n, and m specific light beams combined by the combiner 109 A demultiplexer 105 that demultiplexes each wavelength, a photodiode 106-1 to 106-m that monitors each light demultiplexed by the demultiplexer 105 and converts it into an electrical signal, and the photodiode 1 The A / D converter 107 that A / D converts the detection results of 6-1 to 106-m and outputs the value of the optical power, and the MEMS mirror device 104-based on the output from the A / D converter 107 And a mirror control circuit 108 that controls driving of 1 to 104-m. Here, each mirror of the MEMS mirror devices 104-1 to 104-m is rotatable about the x axis in the direction in which the mirrors are arranged and the y axis perpendicular to the x axis, and the output side The optical fibers 102-1 to 102-n are arranged on the locus of the light beam when the mirror is rotated around the x axis.

ここで、図13に示す波長選択スイッチ100と図14に示す波長選択スイッチ200の違いは、N入力1出力のAdd型であるか、1入力N出力のDrop型であるかの入出力方向の違いと、これに伴う出力側の信号光パワーをモニタするための構成、すなわち、図13に示す波長選択スイッチ100では単に出力側光ファイバ102からの光パワーの一部を分岐してチャンネル(波長)毎に信号を分離するための分波器105に入力するのに対して、図14に示す波長選択スイッチ200では複数の出力側光ファイバ102−1〜102−nのそれぞれから光信号を分岐して合流器109で1つにまとめた後、チャンネル毎に信号を分離するための分波器105に入力する点である。これら以外の構成および動作原理は、両者とも同等である。   Here, the difference between the wavelength selective switch 100 shown in FIG. 13 and the wavelength selective switch 200 shown in FIG. 14 is that the N-input 1-output Add type or the 1-input N-output Drop type is in the input / output direction. The difference and the configuration for monitoring the signal light power on the output side accompanying this, that is, in the wavelength selective switch 100 shown in FIG. 13, a part of the optical power from the output side optical fiber 102 is simply branched to form a channel (wavelength 14), the wavelength selective switch 200 shown in FIG. 14 branches the optical signal from each of the plurality of output side optical fibers 102-1 to 102-n. Then, after the signals are combined into one by the combiner 109, the signal is input to the demultiplexer 105 for separating the signals for each channel. Other configurations and operating principles are the same for both.

便宜上、図13に示す波長選択スイッチ100を、1つのチャンネルに注目して簡略化したものを図15に示す。   For convenience, FIG. 15 shows a simplified version of the wavelength selective switch 100 shown in FIG. 13 with a focus on one channel.

図15に示す波長選択スイッチ100は、n本の入力側光ファイバ101−1〜101−nと、1本の出力側光ファイバ102と、入力側光ファイバ101−1〜101−nからの入力光を回折する回折格子103と、この回折格子103により回折された光信号を反射して出力側光ファイバ102から出力させるMEMSミラー装置104と、出力側光ファイバ102からの出力の一部を分岐するカプラ110と、このカプラ110により分岐された光信号を電気信号に変換するフォトダイオード106と、このフォトダイオード106からの電気信号をA/D変換するA/D変換器107と、このA/D変換器107からの出力に基づいてMEMSミラー装置104の駆動を制御するミラー制御回路108とを備えている。ここで、入力側光ファイバ101−1〜101−n、出力側光ファイバ102、回折格子103およびMEMSミラー装置104は、空間光学系スイッチ部300を構成している。また、フォトダイオード106、A/D変換器107およびミラー制御回路108は、駆動制御部400を構成している。   A wavelength selective switch 100 shown in FIG. 15 includes inputs from n input side optical fibers 101-1 to 101-n, one output side optical fiber 102, and input side optical fibers 101-1 to 101-n. A diffraction grating 103 that diffracts light, a MEMS mirror device 104 that reflects an optical signal diffracted by the diffraction grating 103 and outputs it from the output side optical fiber 102, and a part of the output from the output side optical fiber 102 is branched. A coupler 110 for converting the optical signal branched by the coupler 110 into an electrical signal, an A / D converter 107 for A / D converting the electrical signal from the photodiode 106, and the A / D And a mirror control circuit 108 for controlling the driving of the MEMS mirror device 104 based on the output from the D converter 107. Here, the input side optical fibers 101-1 to 101-n, the output side optical fiber 102, the diffraction grating 103, and the MEMS mirror device 104 constitute a spatial optical system switch unit 300. Further, the photodiode 106, the A / D converter 107, and the mirror control circuit 108 constitute a drive control unit 400.

ここで、図16(a)に示すように、x軸、および、このx軸と直交するy軸の、2つの軸回りに回動するMEMSミラー装置の具体的な構造例について説明する。MEMSミラー装置104のミラー1041は、x軸に対して、n本の入力ポートのうちの何れか1つのポートと1本の出力ポートとが結合する、すなわち、x軸回りの回動方向に関して何れかの入力ポートと1本の出力ポートの間の最小損失になるように回動する。これは、ちょうど、入力ポートが並んだ方向に光信号の向きを動かすように回動する。一方、y軸に対して、ミラー1041は、x軸に直交するy軸回り回動するので、入力ポートが並んだ方向と直交する方向に光信号の向きを動かすように回動する。したがって、入力ポートから出力ポートへの結合率、すなわち損失を制御するには、x軸およびy軸のどちらを回動させても可能であるが、ポートの並び方向の動きを司るx軸回りの回動は、主にポートの選択、ポートの並び方向と直交する方向の動きを司るy軸回りの回動は、主に損失の制御に用いられる。   Here, as shown in FIG. 16A, a specific structural example of the MEMS mirror device that rotates around two axes, the x axis and the y axis orthogonal to the x axis, will be described. The mirror 1041 of the MEMS mirror device 104 is connected to any one of n input ports and one output port with respect to the x-axis, that is, in any rotation direction around the x-axis. It rotates so that there is a minimum loss between the input port and one output port. This rotates to move the direction of the optical signal in the direction in which the input ports are arranged. On the other hand, since the mirror 1041 rotates about the y axis orthogonal to the x axis with respect to the y axis, the mirror 1041 rotates to move the direction of the optical signal in a direction orthogonal to the direction in which the input ports are arranged. Therefore, in order to control the coupling rate from the input port to the output port, that is, the loss, it is possible to rotate either the x-axis or the y-axis, but the rotation around the x-axis governing the movement of the ports in the alignment direction is possible. The rotation is mainly used for the loss control, and the rotation around the y-axis, which controls the movement in the direction orthogonal to the port arrangement direction, is mainly used for the loss control.

このような波長選択スイッチ100において、負帰還制御を行う場合、制御装置108は、フォトダイオード106とA/D変換器107により求めた光信号の出力パワーと目標値との間の偏差を0にするように、MEMSミラー装置104のミラー1041を回動させる。   In such a wavelength selective switch 100, when performing negative feedback control, the control device 108 sets the deviation between the output power of the optical signal obtained by the photodiode 106 and the A / D converter 107 and the target value to zero. Thus, the mirror 1041 of the MEMS mirror device 104 is rotated.

MEMSミラー装置104は、例えば図16(a)〜図16(d)に示すように、ジンバル構造を有するミラー1041と、このミラー1041の下方に対向配置された電極1042a〜1042dとから構成される。この電極1042a〜1042dは、ミラー1041の主表面と略平行な同一平面上に設けられており、電極1042a,1042bはx軸に対して対称に、電極1042c,1042dはy軸に対して対称に配設されることが多い。ミラー1041の電位は、グランド電位と同じ電位となるようにしているので、電極1042a〜1042dに電圧を印加すると、電極1042a〜1042dとミラー1041との間に静電引力が生じ、この静電引力とミラー1041を支持する捻りばねによる復元力とが釣り合う角度までミラー1041が傾くこととなる。ミラー1041の回動方向は、x軸回りとy軸回りの2つなので、回動を制御する電圧(すなわち制御変数)も2つあれば二軸の角度を任意に制御することができる。また、多くの変数を扱うよりも、変数の数を必要最小限にした方が制御方法を容易に構築しやすい。そこで、4つの電極1042a〜1042dに印加する4つの電圧(Va,Vb,Vc,Vd:それぞれの電圧(以下、電極電圧という)を、下式(1)、(2)に示すように2つの電圧Vx、Vyで表すこととする。   For example, as shown in FIGS. 16A to 16D, the MEMS mirror device 104 includes a mirror 1041 having a gimbal structure, and electrodes 1042 a to 1042 d disposed to face the mirror 1041. . The electrodes 1042a to 1042d are provided on the same plane substantially parallel to the main surface of the mirror 1041, the electrodes 1042a and 1042b are symmetric with respect to the x axis, and the electrodes 1042c and 1042d are symmetric with respect to the y axis. Often arranged. Since the potential of the mirror 1041 is the same as the ground potential, when a voltage is applied to the electrodes 1042a to 1042d, an electrostatic attractive force is generated between the electrodes 1042a to 1042d and the mirror 1041, and this electrostatic attractive force. And the mirror 1041 tilts to an angle at which the restoring force of the torsion spring that supports the mirror 1041 is balanced. Since there are two rotation directions of the mirror 1041 around the x axis and the y axis, if there are two voltages (that is, control variables) for controlling the rotation, the angle of the two axes can be arbitrarily controlled. In addition, it is easier to construct a control method by minimizing the number of variables than handling many variables. Therefore, four voltages (Va, Vb, Vc, Vd: respective voltages (hereinafter referred to as electrode voltages) to be applied to the four electrodes 1042a to 1042d are expressed by the following two equations (1) and (2). The voltages are expressed as Vx and Vy.

Vx=Va−Vb ・・・(1)
Vy=Vc−Vd ・・・(2)
2 Vx = Va−Vb (1)
2 Vy = Vc−Vd (2)

上式(1)、(2)を用いることにより、x軸回りの回動を制御する電圧をVx、y軸回りの回動を制御する電圧をVyとして扱うことができる。以下において、電圧Vx、Vyを軸電圧と言う。なお、通常、二軸駆動のミラーの場合、図16(a)〜図16(d)に示したようなジンバル構造のミラー以外にも、電極電圧ではなく、変数を絞った軸電圧を使ってミラーの駆動制御を行う場合が多い。また、電極電圧とVx,Vyとの関係は、必ずしも上式(1)、(2)に示すような関係に限定されず、ミラーの特性などを考慮して他の関係式が採用される場合もある。   By using the above equations (1) and (2), it is possible to treat the voltage that controls the rotation about the x-axis as Vx and the voltage that controls the rotation about the y-axis as Vy. Hereinafter, the voltages Vx and Vy are referred to as axial voltages. Normally, in the case of a biaxially driven mirror, in addition to the gimbal structure mirror as shown in FIGS. 16 (a) to 16 (d), an axial voltage with reduced variables is used instead of the electrode voltage. In many cases, mirror drive control is performed. Further, the relationship between the electrode voltage and Vx, Vy is not necessarily limited to the relationship shown in the above formulas (1) and (2), and other relational expressions are adopted in consideration of the mirror characteristics and the like. There is also.

MEMSミラー装置104において、軸電圧Vxを変えると、ミラー1041は、x軸回りに回動する。図15に示したように、入力ポートがx軸と直交する方向に並んでいるので、各入力ポートと出力ポートとを結合するx軸回りの回動角は、入力ポートの数nだけ存在する。したがって、各入力ポートと出力ポートとを最適に結合する電圧Vxも、入力ポートの数nだけ存在することとなる。   In the MEMS mirror device 104, when the axial voltage Vx is changed, the mirror 1041 rotates about the x axis. As shown in FIG. 15, since the input ports are arranged in a direction orthogonal to the x-axis, there are as many rotation angles around the x-axis as connecting the input ports and output ports by the number n of the input ports. . Therefore, the number V of the input ports also exists as the voltage Vx that optimally couples each input port and output port.

一方、MEMSミラー装置104において、軸電圧Vyを変えると、ミラー1041は、y軸回りに回動する。図15に示したように、入力ポートがy軸と平行な方向に並んでいるので、もし、ある入力ポートと出力ポートが最適結合(最も損失が小さくなる状態)している状態からy軸回りの回動を与えると、結合状態が悪化して、入力ポートと出力ポートの間の損失が増大する。このとき、入力ポートが並んでいる方向と直交する方向にミラーを回動させているので、他のポートの結合状態には影響が及ばない。すなわち、y軸回りの回動は、あるポートとの結合効率を下げるだけで、他のポートへの影響が小さい。このため、y軸回りの回動は、主に損失制御に用いられる。y軸回りの損失特性は、最も損失が小さくなる点をピークとして、このピークからずれるほど損失が大きくなる、山状の形状を示す。したがって、ある入力ポートと出力ポートを最適に結合する電圧Vyは、1つだけ存在することとなる。   On the other hand, in the MEMS mirror device 104, when the axial voltage Vy is changed, the mirror 1041 rotates about the y axis. As shown in FIG. 15, since the input ports are arranged in a direction parallel to the y-axis, if an input port and an output port are optimally coupled (in a state where the loss is minimized), the y-axis is rotated. If the rotation is given, the coupling state deteriorates and the loss between the input port and the output port increases. At this time, since the mirror is rotated in the direction orthogonal to the direction in which the input ports are arranged, the coupling state of the other ports is not affected. That is, the rotation around the y-axis only reduces the coupling efficiency with a certain port and has little influence on other ports. For this reason, the rotation around the y-axis is mainly used for loss control. The loss characteristic around the y-axis shows a mountain shape where the peak is at the point where the loss is the smallest, and the loss increases as it deviates from this peak. Therefore, there is only one voltage Vy that optimally couples a certain input port and output port.

すなわち、図17に示すように、Vx軸の方向には、入力ポート数に応じたNポート分のピークが存在する。一方、Vy軸方向には、ポート毎にピークは1つしか存在しない。このため、Vx−Vy平面上の損失等高線図は、Vy軸方向に細長くなった楕円がVx方向にN個並んだ、特徴的な形状を示す。なお、採用したミラーによっては、VxやVyのプラス方向にしかミラーが動作しない場合もありうる。このような場合には、図17からミラーの動作範囲だけを取り出した損失等高線図になる。   That is, as shown in FIG. 17, there are peaks for N ports according to the number of input ports in the direction of the Vx axis. On the other hand, there is only one peak for each port in the Vy axis direction. Therefore, the loss contour map on the Vx-Vy plane shows a characteristic shape in which N ellipses elongated in the Vy axis direction are arranged in the Vx direction. Depending on the employed mirror, the mirror may operate only in the positive direction of Vx or Vy. In such a case, the loss contour map is obtained by extracting only the operating range of the mirror from FIG.

図18A〜図18Cに、損失を制御する変数をVxにとった場合と、Vyにとった場合との違いを示す。   18A to 18C show the difference between the case where the variable for controlling the loss is taken as Vx and the case where it is taken as Vy.

基本的に、損失制御は、軸電圧Vyを用いて行われるが、図18Cに示すように軸電圧Vxを用いてミラー1041をx軸方向のみに回動させることによって行うことも可能である。しかしながら、この場合には、あるポートの損失を下げようとすると、そのポートに隣接するポートに対して光が漏れ出してしまう、いわゆるクロストークという現象が発生してしまう。このクロストークは、光信号に対するノイズとなるので、規定値以下に抑えなければならない。この規定値は、ネットワーク設計に依存する値であるが、−30dB未満といった低い値が要求される。損失を変えるとともにクロストークを小さく抑えるには、図18Bに示すように、x軸と直交するy軸回りにミラー1041を回動させることによって損失を制御することが最適である。   Basically, the loss control is performed using the axial voltage Vy, but it is also possible to perform the loss control by rotating the mirror 1041 only in the x-axis direction using the axial voltage Vx as shown in FIG. 18C. However, in this case, if the loss of a certain port is to be reduced, a phenomenon called so-called crosstalk occurs in which light leaks to a port adjacent to that port. Since this crosstalk becomes noise with respect to the optical signal, it must be suppressed to a specified value or less. This specified value depends on the network design, but a low value such as less than −30 dB is required. In order to change the loss and keep the crosstalk small, it is optimal to control the loss by rotating the mirror 1041 around the y-axis orthogonal to the x-axis as shown in FIG. 18B.

ところが、y軸のみで損失制御を行う場合には、別の光学特性を劣化させる場合がある。具体的には、Vyの値を大きくしてミラー1041をy軸回りに大きな角度で回動させたときに、ミラー1041の端面からの回折光が透過スペクトル内に残存して、透過帯域の端の損失が下がらずに残ってしまい、透過帯域の両端近傍が山状に飛び出したスペクトル形状となってしまうことがある。これは、ちょうどウサギの耳のように飛び出して見えるので、Rabbit Earと呼ばれている。この現象は、複数の波長選択スイッチと光増幅器を通過する光ネットワークでは、その“耳”の部分も繰り返し増幅されて“成長”してしまうため、ネットワークの透過帯域を減少させてしまう。そのため、Rabbit Earを小さくすることが要求されている。   However, when loss control is performed using only the y-axis, other optical characteristics may be degraded. Specifically, when the value of Vy is increased and the mirror 1041 is rotated at a large angle around the y axis, the diffracted light from the end face of the mirror 1041 remains in the transmission spectrum, and the end of the transmission band. Loss may remain without decreasing, and a spectrum shape in which the vicinity of both ends of the transmission band protrudes in a mountain shape may occur. This is called Rabbit Ear because it looks like it pops out like a rabbit ear. This phenomenon reduces the transmission band of the network in an optical network that passes through a plurality of wavelength selective switches and optical amplifiers because the “ear” portion is also repeatedly amplified and “grows”. Therefore, it is required to make Rabbit Ear small.

Rabbit Earの低減の観点からは、図18Cに示すように、ミラー両端の回折光の方向が透過スペクトル内に入らないx軸回りの回動のみを使って損失を制御することが望ましい。しかしながら、この場合には、上述したようにクロストークの問題が発生してしまう。   From the viewpoint of reducing Rabbit Ear, as shown in FIG. 18C, it is desirable to control loss using only rotation around the x axis where the direction of the diffracted light at both ends of the mirror does not fall within the transmission spectrum. However, in this case, the problem of crosstalk occurs as described above.

このように、クロストークとRabbit Earは、損失を制御する軸をx軸およびy軸の何れか一方にすることでは解決することが困難であった。そこで、図19A,図19Bに示すように、ピーク近傍ではx軸回りにミラー1041を回動させ、ピークから外れるとy軸回りにミラー1041を回動させることにより、クロストークとRabbit Earを同時に解決することが提案されている。Rabbit Earは、損失が大きくなる、すなわちピークから離れたところで顕著になるので、初期段階にx軸回りにミラー1402を回動させることは理にかなっている。   As described above, crosstalk and Rabbit Ear are difficult to solve by using either the x-axis or the y-axis as the axis for controlling the loss. Thus, as shown in FIGS. 19A and 19B, the mirror 1041 is rotated around the x axis in the vicinity of the peak, and the mirror 1041 is rotated around the y axis when deviating from the peak. It has been proposed to solve. Since the Rabbit Ear has a large loss, that is, it becomes prominent at a position away from the peak, it makes sense to rotate the mirror 1402 around the x axis in the initial stage.

ところが、回動させる軸を切り替える場合には、軸を切り替える際に対象とする変数も変更しなければならないが、例えば、図17に示すような楕円状の損失等高線上ではVx方向とVy方向では損失特性が大きく変わってしまう。このため、パワーを負帰還制御しているような場合には、その帰還量を最適に保つために軸を切り替える度に制御パラメータも再設定しなければならないので、結果として制御が複雑になってしまう。   However, when the axis to be rotated is switched, the target variable when switching the axis must be changed. For example, on the elliptical loss contour line as shown in FIG. 17, in the Vx direction and the Vy direction, Loss characteristics will change greatly. For this reason, when negative feedback control is performed on the power, the control parameter must be reset every time the axis is switched in order to keep the feedback amount optimal, resulting in complicated control. End up.

このため、従来のようにx軸回りとy軸回りの回動動作を交互に切り替えるのではなく、VxとVyとを所定の関係を持たせた上で同時に変化させ、損失が大きくなった時点でy軸回りだけでなくx軸回りにも回動させることによって、クロストークとともにRabbit Earを抑えることができる。このようにすれば、損失特性は連続的に変わるので、変数や制御パラメータの再設定をすることなく光パワーの制御を実現することができる。   For this reason, instead of switching the rotation operation about the x axis and the y axis alternately as in the prior art, Vx and Vy are simultaneously changed with a predetermined relationship, and the loss increases. By rotating not only around the y axis but also around the x axis, Rabbit Ear can be suppressed along with crosstalk. In this way, since the loss characteristics change continuously, it is possible to realize optical power control without resetting variables and control parameters.

ここで、上述した所定の関係とは、VxとVyのうち何れか一方を他方の従属変数にすることを示す。例えば、下式(3)のように、VyがVxの一次関数となるようなことを意味する。下式(3)において、(Vx0,Vy0)は、Vx−Vy平面上のピークを示す座標である。また、Aは0ではない定数である。 Here, the predetermined relationship described above indicates that one of Vx and Vy is set as the other dependent variable. For example, as shown in the following expression (3), it means that Vy is a linear function of Vx. In the following equation (3), (Vx 0 , Vy 0 ) is a coordinate indicating a peak on the Vx-Vy plane. A is a constant that is not zero.

Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0 ・・・(3) Vy = A (Vx−Vx 0 ) + Vy 0 (3)

また、VxおよびVyは、任意の媒介変数を用いて、下式(4)、(5)に示すようにしてもよい。下式(4)、(5)においては、任意の媒介変数としてVtを用いている。また、Bは、0ではない定数である。   Further, Vx and Vy may be represented by the following expressions (4) and (5) using arbitrary parameters. In the following formulas (4) and (5), Vt is used as an arbitrary parameter. B is a constant that is not zero.

Vx=A・Vt+Vx0 ・・・(4)
Vy=B・Vt+Vy0 ・・・(5)
Vx = A · Vt + Vx 0 (4)
Vy = B · Vt + Vy 0 (5)

負帰還制御により光パワーを一定に保つ場合には、例えば、式(3)の場合にはVx、式(4)、(5)の場合にはVtを、それぞれ制御電圧とする。この制御電圧とは、偏差に対応した補償量を加える対象の変数であって、制御電圧を調整することにより、光パワーや減衰量などの制御量を制御する。   When the optical power is kept constant by negative feedback control, for example, Vx is set as the control voltage in the case of the expression (3), and Vt is set in the cases of the expressions (4) and (5). The control voltage is a variable to which a compensation amount corresponding to the deviation is added, and the control amount such as optical power and attenuation amount is controlled by adjusting the control voltage.

上述したように、x軸回りにミラーを回動させた後にy軸回りに回動させることによってクロストークを許容値以下にするとともにRabbit Earを抑圧できるのであれば、制御電圧を算出する式は、上式(3)のように1次関数で表すよりも、下式(6)のように高次関数で表す方が適している。   As described above, if the crosstalk can be made less than the allowable value and the Rabbit Ear can be suppressed by rotating the mirror around the x axis and then rotating around the y axis, the formula for calculating the control voltage is It is more appropriate to express a high-order function as in the following equation (6) than as a linear function as in the above equation (3).

Vy=A(Vx−Vx0α+Vy0 ・・・(6) Vy = A (Vx−Vx 0 ) α + Vy 0 (6)

上式(6)において、αは2以上の整数である。図20A,図20Bに、上式(6)のような高次関数が描く損失等高線上の軌跡と、制御変数に対する損失特性を示す。この図20A,図20Bからわかるように、損失特性の微分値は連続的でありながらも、図19A,図19Bに示した損失特性と同様なRabbit Ear抑圧効果が得られることがわかる。このように、高次関数を用いることにより、始めはx軸方向に回動させ、Vxが大きくなるにつれてy軸方向の回動を大きくさせるような駆動を実現することができる。   In the above formula (6), α is an integer of 2 or more. 20A and 20B show a locus on a loss contour line drawn by a high-order function such as the above equation (6) and loss characteristics with respect to a control variable. As can be seen from FIGS. 20A and 20B, although the differential value of the loss characteristic is continuous, the same Rabbit Ear suppression effect as that of the loss characteristic shown in FIGS. 19A and 19B can be obtained. In this way, by using a higher-order function, it is possible to realize a drive that first rotates in the x-axis direction and increases the rotation in the y-axis direction as Vx increases.

特開2003−057575号公報JP 2003-057575 A

しかしながら、軸電圧Vx,Vtの算出に高次関数を導入すると、演算が複雑化するとともにオーバーフローや計算精度の維持も検討しなければならないので、複雑な制御回路を要することとなり、結果としてコストの増大を招いていた。   However, if high-order functions are introduced in the calculation of the shaft voltages Vx and Vt, the calculation becomes complicated and the maintenance of overflow and calculation accuracy must be considered, so that a complicated control circuit is required, resulting in an increase in cost. Invited to increase.

そこで、本願発明は、クロストークおよびRabbit Earの抑制を高次関数を使うことなく、低コストで実現することができる光スイッチおよび光スイッチの制御方法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 and an optical switch control method capable of realizing crosstalk and Rabbit Ear suppression at a low cost without using a high-order function.

上述したような課題を解決するために、本発明に係る光スイッチは、入力光を入力する1つの光入力部と出力光を出力する複数の光出力部、または、入力光を入力する複数の光入力部と出力光を出力する1つの光出力部など、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、光入力部または光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、電極に電極電圧を印加してミラーをx軸回りおよびy軸回りにそれぞれ回動させる駆動制御部と、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を備えた光スイッチであって、駆動制御部は、目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出部と、制御電圧からミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出部と、ミラーをx軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vxbias、ミラーをy軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vybiasをそれぞれ印加したときのミラーの回動角と電極電圧との関係に基づいて、VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する電極に印加する電極電圧制御部と、検出部によって検出された検出結果と目標とする光強度との偏差を求める比較部と、この比較部から出力される偏差に応じた補償量を制御電圧に加算して、偏差を制御電圧に負帰還する補償部とを備えることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, an optical switch according to the present invention includes a single optical input unit that inputs input light, a plurality of optical output units that output output light, or a plurality of optical input units that input input light. An optical input unit and at least one optical input unit that inputs input light, such as an optical output unit that outputs output light, at least one optical output unit that outputs output light, and an optical input unit or an optical output unit A mirror device having a mirror rotatably supported with respect to an x-axis used for selection and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged opposite to the mirror; An optical switch including a drive control unit that applies and rotates the mirror about the x-axis and the y-axis, and a detection unit that detects the light intensity of output light output from the light output unit. The control unit corresponds to the target light intensity A control voltage calculation unit for calculating a control voltage, and the shaft voltage calculation unit for calculating the axial voltage Vx and Vy to the mirror from the control voltage respectively rotated in the x-axis and y-axis, rotating the mirror about the x-axis Based on the relationship between the rotation angle of the mirror and the electrode voltage when the bias voltage Vxbias is applied to the electrode for applying the bias voltage and the bias voltage Vybias is applied to the electrode for rotating the mirror about the y-axis , Vx and Vy An electrode voltage to be applied to each of the electrodes, an electrode voltage control unit that applies the electrode voltage to the corresponding electrode, a comparison unit that obtains a deviation between a detection result detected by the detection unit and a target light intensity; And a compensation unit that adds a compensation amount according to the deviation output from the comparison unit to the control voltage and negatively feeds back the deviation to the control voltage.

また、本発明に係る他の光スイッチは、入力光を入力する1つの光入力部と出力光を出力する複数の光出力部、または、入力光を入力する複数の光入力部と出力光を出力する1つの光出力部など、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、光入力部または光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、電極に電極電圧を印加してミラーをx軸回りおよびy軸回りにそれぞれ回動させる駆動制御部と、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を備えた光スイッチであって、駆動制御部は、目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出部と、制御電圧からミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出部と、VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する電極に印加する電極電圧制御部と、検出部によって検出された検出結果と目標とする光強度との偏差を求める比較部と、この比較部から出力される偏差に応じた補償量を制御電圧に加算して、偏差を制御電圧に負帰還する補償部とを備え、電極は、ミラーのx軸回りの回動を制御する電極a,bと、ミラーのy軸回りの回動を制御する電極c,dとを備え、電極電圧制御手段では、軸電圧Vxは、電極aに印加される電極電圧をVa、電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、電圧Vyは、電極cに印加される電極電圧をVc、電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、軸電圧Vxおよび電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、軸電圧Vxに印加するバイアス電圧をVxbias、軸電圧Vyに印加するバイアス電圧をVybias、ミラーのx軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVxbiasとの比をηx、ミラーのy軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVybiasとの比をηyとすると、Vx≧0のとき、Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vb=−2ηxVx+Vxbias、Vx<0のとき、Va=2ηxVx+Vxbias、Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vy≧0のとき、Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias、Vd=−2ηyVy+Vybias、Vy<0のとき、Vc=2ηyVy+Vybias、Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybiasで表されることを特徴とするものである。 Another optical switch according to the present invention includes one optical input unit that inputs input light and a plurality of optical output units that output output light, or a plurality of optical input units that input input light and output light. At least one light input section for inputting input light, such as one light output section for output, at least one light output section for outputting output light, and an x-axis used for selecting the light input section or the light output section; A mirror device having a mirror supported so as to be rotatable with respect to a y-axis orthogonal to the x-axis, a plurality of electrodes arranged opposite to the mirror, and applying an electrode voltage to the electrode to make the mirror an x-axis An optical switch including a drive control unit that rotates about the rotation and the y-axis, and a detection unit that detects the light intensity of output light output from the light output unit, and the drive control unit is a target Control to calculate control voltage corresponding to light intensity A pressure calculator, an axial voltage calculator for calculating axial voltages Vx and Vy for rotating the mirror around the x-axis and y-axis from the control voltage, and an electrode voltage to be applied to each electrode from Vx and Vy, An electrode voltage control unit that applies this electrode voltage to the corresponding electrode, a comparison unit that obtains a deviation between the detection result detected by the detection unit and the target light intensity, and a deviation output from the comparison unit A compensation unit that adds a compensation amount to the control voltage and negatively feeds back the deviation to the control voltage. The electrodes include electrodes a and b that control the rotation of the mirror about the x-axis and the mirrors about the y-axis of the mirror. In the electrode voltage control means, when the electrode voltage applied to the electrode a is Va and the electrode voltage applied to the electrode b is Vb, the electrode voltage control means 2 Vx = Va-Vb and the voltage Vy Is expressed as 2 Vy = Vc−Vd where the electrode voltage applied to the electrode c is Vc and the electrode voltage applied to the electrode d is Vd, and the relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is a constant A If (≠ 0), Vy = A (Vx−Vx 0 ) + Vy 0 , and the electrode voltages Va, Vb, Vc, and Vd have peak coordinates that minimize light loss on the Vx−Vy plane ( Vx 0 , Vy 0 ), the bias voltage applied to the shaft voltage Vx is Vxbias, the bias voltage applied to the shaft voltage Vy is Vybias, and the ratio of the voltage realizing the maximum rotation angle around the x axis of the mirror and Vxbias is η x, when the ratio between the voltage and Vybias realizing the maximum pivot angle of the y-axis of the mirror and eta y, when Vx ≧ 0, Va = 2 ( 1-η x) Vx + Vxbias, Vb = -2η x Vx + Vxbias , Vx <0 When, Va = 2η x Vx + Vxbias , Vb = -2 (1-η x) Vx + Vxbias, when Vy ≧ 0, Vc = 2 ( 1-η y) Vy + Vybias, Vd = -2η y Vy + Vybias, when Vy <0, Vc = 2η y Vy + Vybias, Vd = −2 (1−η y ) Vy + Vybias.

また、本発明に係る他の光スイッチは、入力光を入力する1つの光入力部と出力光を出力する複数の光出力部、または、入力光を入力する複数の光入力部と出力光を出力する1つの光出力部など、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、光入力部または光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、電極に電極電圧を印加してミラーをx軸回りおよびy軸回りにそれぞれ回動させる駆動制御部と、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、検出部により検出された出力光を波長毎に分波する分波部とを備えた光スイッチであって、駆動制御部は、分波部により分波された出力光を電気信号に変換する光電変換部と、電気信号をデジタル変換し、出力光の光パワーの値を出力するA/D変換部と、出力光の光強度の値と光強度の目標値との偏差を求める比較部と、この比較部から出力される偏差に比例する補償量を求める補償量算出部と、補償量を制御電圧に負帰還するように加える加算部と、補償量が加えられた制御電圧を、任意の制御周期だけ保持しておく遅延部と、補償量が加えられた制御電圧からミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出部と、VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する電極に印加する電極電圧制御部とを備え、電極は、ミラーのx軸回りの回動を制御する電極a,bと、ミラーのy軸回りの回動を制御する電極c,dとを備え、電極電圧制御手段では、軸電圧Vxは、電極aに印加される電極電圧をVa、電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、電圧Vyは、電極cに印加される電極電圧をVc、電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、軸電圧Vxおよび電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、軸電圧Vxに印加するバイアス電圧をVxbias、軸電圧Vyに印加するバイアス電圧をVybias、ミラーのx軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVxbiasとの比をηx、ミラーのy軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVybiasとの比をηyとすると、Vx≧0のとき、Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vb=−2ηxVx+Vxbias、Vx<0のとき、Va=2ηxVx+Vxbias、Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vy≧0のとき、Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias、Vd=−2ηyVy+Vybias、Vy<0のとき、Vc=2ηyVy+Vybias、Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybiasで表されることを特徴とするものである。 Another optical switch according to the present invention includes one optical input unit that inputs input light and a plurality of optical output units that output output light, or a plurality of optical input units that input input light and output light. At least one light input section for inputting input light, such as one light output section for output, at least one light output section for outputting output light, and an x-axis used for selecting the light input section or the light output section; A mirror device having a mirror supported so as to be rotatable with respect to a y-axis orthogonal to the x-axis, a plurality of electrodes arranged opposite to the mirror, and applying an electrode voltage to the electrode to make the mirror an x-axis A drive control unit that rotates about the rotation and the y-axis, a detection unit that detects the light intensity of the output light output from the light output unit, and a component that demultiplexes the output light detected by the detection unit for each wavelength. And an optical switch having a wave part A photoelectric conversion unit that converts the output light demultiplexed by the demultiplexing unit into an electrical signal, an A / D conversion unit that digitally converts the electrical signal and outputs an optical power value of the output light, and an output light A comparison unit for obtaining a deviation between the light intensity value and the target value of the light intensity, a compensation amount calculation unit for obtaining a compensation amount proportional to the deviation output from the comparison unit, and negatively feeding back the compensation amount to the control voltage The adding unit, the delay unit holding the control voltage with the compensation amount for an arbitrary control period, and the mirror around the x-axis and the y-axis from the control voltage with the compensation amount. An axial voltage calculation unit that calculates the axial voltages Vx and Vy to be moved, an electrode voltage control unit that calculates an electrode voltage to be applied to each electrode from Vx and Vy, and applies this electrode voltage to the corresponding electrode, Controls the rotation of the mirror around the x axis Electrodes a and b, and electrodes c and d for controlling the rotation of the mirror about the y-axis. In the electrode voltage control means, the axial voltage Vx is the electrode voltage applied to the electrode a Va, the electrode b When the electrode voltage is Vb applied to, is represented by 2 Vx = Va-Vb, voltage Vy is the electrode voltage applied to the electrode c Vc, when the electrode voltage applied to the electrodes d and Vd, 2 Vy = Vc−Vd, and the relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is represented by Vy = A (Vx−Vx 0 ) + Vy 0 when the constant is A (≠ 0), and the electrode voltages Va, Vb , Vc, Vd are the coordinates of the peak at which the optical loss is minimum on the Vx-Vy plane (Vx 0 , Vy 0 ), the bias voltage applied to the axial voltage Vx is Vxbias, and the bias voltage applied to the axial voltage Vy is Vybias, maximum rotation angle around the x-axis of the mirror Vxbias is the ratio of the voltage that achieves η x , and the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle around the y-axis of the mirror and Vybias is η y. η x ) Vx + Vxbias, Vb = −2η x Vx + Vxbias, Vx <0, Va = 2η x Vx + Vxbias, Vb = −2 (1−η x ) Vx + Vxbias, Vy ≧ 0, Vc = 2 (1−η y ) Vy + Vybias, Vd = -2η y Vy + Vybias, when Vy <0, is characterized in that represented by Vc = 2η y Vy + Vybias, Vd = -2 (1-η y) Vy + Vybias.

また、本発明に係る他の光スイッチは、入力光を入力する1つの光入力部と出力光を出力する複数の光出力部、または、入力光を入力する複数の光入力部と出力光を出力する1つの光出力部など、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、光入力部または光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、電極に電極電圧を印加してミラーを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、目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出部と、制御電圧からミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出部と、ミラーをx軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vxbias、ミラーをy軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vybiasをそれぞれ印加したときのミラーの回動角と電極電圧との関係に基づいて、VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する電極に印加する電極電圧制御部とを備えることを特徴とするものである。 Another optical switch according to the present invention includes one optical input unit that inputs input light and a plurality of optical output units that output output light, or a plurality of optical input units that input input light and output light. At least one light input section for inputting input light, such as one light output section for output, at least one light output section for outputting output light, and an x-axis used for selecting the light input section or the light output section; A mirror device having a mirror supported so as to be rotatable with respect to a y-axis orthogonal to the x-axis, a plurality of electrodes arranged opposite to the mirror, and applying an electrode voltage to the electrode to make the mirror an x-axis An optical switch including a drive control unit that rotates about the rotation and the y-axis, and the drive control unit includes a control voltage calculation unit that calculates a control voltage corresponding to a target light intensity, and a control voltage Rotate the mirror about the x and y axes Bias and the axis voltage calculating unit that calculates the axial voltage Vx and Vy is respectively rotated, the mirror bias voltage Vxbias the electrode for rotating the x-axis, the mirror electrode for rotating about the y-axis Based on the relationship between the rotation angle of the mirror when the voltage Vybias is applied and the electrode voltage, an electrode voltage to be applied to each electrode is calculated from Vx and Vy, and this electrode voltage is applied to the corresponding electrode. And a control unit.

また、本発明に係る他の光スイッチは、入力光を入力する1つの光入力部と出力光を出力する複数の光出力部、または、入力光を入力する複数の光入力部と出力光を出力する1つの光出力部など、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、光入力部または光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、電極に電極電圧を印加してミラーを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、目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出部と、制御電圧からミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出部と、VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する電極に印加する電極電圧制御部とを備え、電極は、ミラーのx軸回りの回動を制御する電極a,bと、ミラーのy軸回りの回動を制御する電極c,dとを備え、電極電圧制御手段では、軸電圧Vxは、電極aに印加される電極電圧をVa、電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、電圧Vyは、電極cに印加される電極電圧をVc、電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、軸電圧Vxおよび電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、軸電圧Vxに印加するバイアス電圧をVxbias、軸電圧Vyに印加するバイアス電圧をVybias、ミラーのx軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVxbiasとの比をηx、ミラーのy軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVybiasとの比をηyとすると、Vx≧0のとき、Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vb=−2ηxVx+Vxbias、Vx<0のとき、Va=2ηxVx+Vxbias、Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vy≧0のとき、Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias、Vd=−2ηyVy+Vybias、Vy<0のとき、Vc=2ηyVy+Vybias、Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybiasで表されることを特徴とするものである。 Another optical switch according to the present invention includes one optical input unit that inputs input light and a plurality of optical output units that output output light, or a plurality of optical input units that input input light and output light. At least one light input section for inputting input light, such as one light output section for output, at least one light output section for outputting output light, and an x-axis used for selecting the light input section or the light output section; A mirror device having a mirror supported so as to be rotatable with respect to a y-axis orthogonal to the x-axis, a plurality of electrodes arranged opposite to the mirror, and applying an electrode voltage to the electrode to make the mirror an x-axis An optical switch including a drive control unit that rotates about the rotation and the y-axis, and the drive control unit includes a control voltage calculation unit that calculates a control voltage corresponding to a target light intensity, and a control voltage Rotate the mirror about the x and y axes An axial voltage calculation unit that calculates axial voltages Vx and Vy to rotate, an electrode voltage control unit that calculates an electrode voltage to be applied to each electrode from Vx and Vy, and applies this electrode voltage to the corresponding electrode, The electrodes include electrodes a and b for controlling the rotation of the mirror about the x-axis and electrodes c and d for controlling the rotation of the mirror about the y-axis. Is represented by 2 Vx = Va−Vb, where Va is the electrode voltage applied to the electrode a, and Vb is the electrode voltage applied to the electrode b, and the voltage Vy is the electrode voltage applied to the electrode c. When the electrode voltage applied to the electrode d is Vd, 2 Vy = Vc−Vd, and the relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is Vy = A (Vx -Vx 0) is represented by + Vy 0, electrode voltage Va, Vb Vc, Vd is, Vybias a bias voltage applied to the peak of the coordinate light loss is minimized in the Vx-Vy plane (Vx 0, Vy 0), the bias voltage applied to the shaft voltage Vx Vxbias, the axial voltage Vy If the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle around the x axis of the mirror and Vxbias is η x , and the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle around the y axis of the mirror and Vybias is η y , then Vx When ≧ 0, Va = 2 (1−η x ) Vx + Vxbias, Vb = −2η x Vx + Vxbias, when Vx <0, Va = 2η x Vx + Vxbias, Vb = −2 (1−η x ) Vx + Vxbias, Vy ≧ 0 when, Vc = 2 (1-η y) Vy + Vybias, Vd = -2η y Vy + Vybias, when Vy <0, Vc = 2η y Vy + Vybias, Vd = -2 (1- is characterized in that represented by y) Vy + Vybias.

上記光スイッチにおいて、軸電圧Vxおよび電圧Vyの関係は、αを1以上の整数とすると、Vy=A(Vx−Vx0α+Vy0で表されるようにしてもよい。 In the optical switch, the relationship between the axial voltage Vx and the voltage Vy may be expressed as Vy = A (Vx−Vx 0 ) α + Vy 0 where α is an integer equal to or greater than 1.

また、上記光スイッチにおいて、光損失と制御電圧との対応を予め記憶した記憶部をさらに備え、制御電圧算出部は、目標とする光損失に対応した制御電圧を記憶部から取得するようにしてもよい。   The optical switch further includes a storage unit that stores in advance the correspondence between the optical loss and the control voltage, and the control voltage calculation unit acquires the control voltage corresponding to the target optical loss from the storage unit. Also good.

また、上記光スイッチにおいて、光損失と制御電圧との対応を近似した当該制御電圧の近似式を予め記憶した記憶部をさらに備え、制御電圧算出部は、記憶部に記憶された近似式に基づいて目標とする光損失に対応した制御電圧を取得するようにしてもよい。   The optical switch further includes a storage unit that stores in advance an approximate expression of the control voltage that approximates the correspondence between the optical loss and the control voltage, and the control voltage calculation unit is based on the approximate expression stored in the storage unit. Thus, a control voltage corresponding to the target optical loss may be acquired.

また、本発明に係る光スイッチの制御方法は、入力光を入力する1つの光入力部と出力光を出力する複数の光出力部、または、入力光を入力する複数の光入力部と出力光を出力する1つの光出力部など、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、光入力部または光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、電極に電極電圧を印加してミラーをx軸回りおよびy軸回りにそれぞれ回動させる駆動制御部と、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を備えた光スイッチの制御方法であって、目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、制御電圧からミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出ステップと、ミラーをx軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vxbias、ミラーをy軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vybiasをそれぞれ印加したときのミラーの回動角と電極電圧との関係に基づいて、VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する電極に印加する電極電圧制御ステップと、検出部によって検出された検出結果の目標とする光強度との偏差を求める比較ステップと、この比較ステップにより求められた偏差に応じた補償量を制御電圧に加算して、偏差を制御電圧に負帰還する補償ステップとを有することを特徴とするものである。 The optical switch control method according to the present invention includes a single optical input unit that inputs input light and a plurality of optical output units that output output light, or a plurality of optical input units that input input light and output light. At least one light input unit for inputting input light, at least one light output unit for outputting output light, and an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit And a mirror device having a mirror supported so as to be rotatable with respect to a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror, and applying an electrode voltage to the electrodes to make the mirror x A method for controlling an optical switch, comprising: a drive control unit that rotates about an axis and a y-axis; and a detection unit that detects a light intensity of output light output from the light output unit. Control that calculates the control voltage corresponding to the strength A voltage calculation step, the axial voltage calculating a shaft voltage Vx and Vy is respectively pivoted from the control voltage the mirror in the x-axis and y-axis, the bias voltage mirror electrode for rotating the x-axis Vxbias, an electrode voltage applied to each of the electrodes from Vx and Vy based on the relationship between the rotation angle of the mirror and the electrode voltage when the bias voltage Vybias is applied to the electrode for rotating the mirror about the y-axis. And a comparison step for obtaining a deviation between an electrode voltage control step for applying the electrode voltage to the corresponding electrode, a target light intensity of the detection result detected by the detection unit, and a comparison step A compensation step of adding a compensation amount corresponding to the deviation to the control voltage and negatively feeding back the deviation to the control voltage. Than is.

また、本発明に係る他の光スイッチの制御方法は、入力光を入力する1つの光入力部と出力光を出力する複数の光出力部、または、入力光を入力する複数の光入力部と出力光を出力する1つの光出力部など、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、光入力部または光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、電極に電極電圧を印加してミラーをx軸回りおよびy軸回りにそれぞれ回動させる駆動制御部と、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を備えた光スイッチの制御方法であって、目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、制御電圧からミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出ステップと、VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する電極に印加する電極電圧制御ステップと、検出部によって検出された検出結果と目標とする光強度との偏差を求める比較ステップと、この比較ステップにより求められた偏差に応じた補償量を制御電圧に加算して、偏差を制御電圧に負帰還する補償ステップとを有し、電極は、ミラーのx軸回りの回動を制御する電極a,bと、ミラーのy軸回りの回動を制御する電極c,dとから構成され、軸電圧Vxは、電極aに印加される電極電圧をVa、電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、電圧Vyは、電極cに印加される電極電圧をVc、電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、軸電圧Vxおよび電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、軸電圧Vxに印加するバイアス電圧をVxbias、軸電圧Vyに印加するバイアス電圧をVybias、ミラーのx軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVxbiasとの比をηx、ミラーのy軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVybiasとの比をηyとすると、Vx≧0のとき、Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vb=−2ηxVx+Vxbias、Vx<0のとき、Va=2ηxVx+Vxbias、Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vy≧0のとき、Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias、Vd=−2ηyVy+Vybias、Vy<0のとき、Vc=2ηyVy+Vybias、Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybiasで表されることを特徴とするものである。 In addition, another optical switch control method according to the present invention includes: one optical input unit that inputs input light; a plurality of optical output units that output output light; or a plurality of optical input units that input input light; Used to select at least one light input unit that inputs input light, at least one light output unit that outputs output light, and the light input unit or light output unit, such as one light output unit that outputs output light A mirror device having a mirror rotatably supported with respect to the x-axis and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror, and applying an electrode voltage to the electrodes Is a control method for an optical switch, comprising: a drive control unit that rotates the X axis about the x axis and the y axis; and a detection unit that detects the light intensity of the output light output from the light output unit. Calculate the control voltage corresponding to the light intensity A control voltage calculation step, an axis voltage calculation step for calculating an axis voltage Vx and Vy for rotating the mirror around the x axis and the y axis, respectively, from the control voltage, and an electrode voltage applied to each electrode from Vx and Vy. The electrode voltage control step for applying the electrode voltage to the corresponding electrode, the comparison step for obtaining a deviation between the detection result detected by the detection unit and the target light intensity, and the deviation obtained by the comparison step A compensation step of adding the compensation amount to the control voltage and negatively feeding back the deviation to the control voltage. The electrodes include electrodes a and b for controlling the rotation of the mirror about the x axis, and the y axis of the mirror. The axial voltage Vx is composed of electrodes c and d for controlling the rotation of the rotation. The voltage Vx is 2 Vx = Va is the electrode voltage applied to the electrode a and Va is the electrode voltage applied to the electrode b. Represented by va-Vb, voltage Vy, when the electrode voltage applied to the electrode c Vc, and the electrode voltage applied to the electrodes d Vd, expressed in 2 Vy = Vc-Vd, axial voltage Vx and the axial The relationship of the voltage Vy is expressed as Vy = A (Vx−Vx 0 ) + Vy 0 when the constant is A (≠ 0), and the electrode voltages Va, Vb, Vc, and Vd are optical losses on the Vx−Vy plane. There peaks coordinate for the minimum (Vx 0, Vy 0), Vxbias a bias voltage applied to the shaft voltage Vx, Vybias a bias voltage applied to the shaft voltage Vy, the maximum rotation angle of the x-axis of the mirror realized When the ratio of the voltage to Vxbias is η x and the ratio of the voltage to achieve the maximum rotation angle around the y-axis of the mirror and Vybias is η y , Va = 2 (1−η x ) Vx + Vxbias, Vb = -2η x x + Vxbias, when Vx <0, Va = 2η x Vx + Vxbias, Vb = -2 (1-η x) Vx + Vxbias, when Vy ≧ 0, Vc = 2 ( 1-η y) Vy + Vybias, Vd = -2η y Vy + Vybias, When Vy <0, Vc = 2η y Vy + Vybias, Vd = −2 (1−η y ) Vy + Vybias.

また、本発明に係る光スイッチの制御方法は、入力光を入力する1つの光入力部と出力光を出力する複数の光出力部、または、入力光を入力する複数の光入力部と出力光を出力する1つの光出力部など、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、光入力部または光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、電極に電極電圧を印加してミラーをx軸回りおよびy軸回りにそれぞれ回動させる駆動制御部と、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、検出部により検出された出力光を波長毎に分波する分波部とを備えた光スイッチの制御方法であって、分波部により分波された出力光を電気信号に変換する光電変換ステップと、電気信号をデジタル変換し、出力光の光パワーの値を出力するA/D変換ステップと、出力光の光強度の値と光強度の目標値との偏差を求める比較ステップと、この比較部から出力される偏差に比例する補償量を求める補償量算出ステップと、補償量を制御電圧に負帰還するように加える加算ステップと、補償量が加えられた制御電圧を、任意の制御周期だけ保持しておく遅延ステップと、補償量が加えられた制御電圧からミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出ステップと、VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する電極に印加する電極電圧制御ステップとを有し、電極は、ミラーのx軸回りの回動を制御する電極a,bと、ミラーのy軸回りの回動を制御する電極c,dとから構成され、軸電圧Vxは、電極aに印加される電極電圧をVa、電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、電圧Vyは、電極cに印加される電極電圧をVc、電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、軸電圧Vxおよび電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、軸電圧Vxに印加するバイアス電圧をVxbias、軸電圧Vyに印加するバイアス電圧をVybias、ミラーのx軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVxbiasとの比をηx、ミラーのy軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVybiasとの比をηyとすると、Vx≧0のとき、Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vb=−2ηxVx+Vxbias、Vy<0のとき、Va=2ηxVx+Vxbias、Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vy≧0のとき、Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias、Vd=−2ηyVy+Vybias、Vy<0のとき、Vc=2ηyVy+Vybias、Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybiasで表されることを特徴とするものである。 The optical switch control method according to the present invention includes a single optical input unit that inputs input light and a plurality of optical output units that output output light, or a plurality of optical input units that input input light and output light. At least one light input unit for inputting input light, at least one light output unit for outputting output light, and an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit And a mirror device having a mirror supported so as to be rotatable with respect to a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror, and applying an electrode voltage to the electrodes to make the mirror x A drive control unit that rotates about the axis and the y-axis, a detection unit that detects the light intensity of the output light output from the light output unit, and the output light detected by the detection unit is demultiplexed for each wavelength. Control method of optical switch having demultiplexer A photoelectric conversion step for converting the output light demultiplexed by the demultiplexing unit into an electric signal, an A / D conversion step for digitally converting the electric signal and outputting a value of optical power of the output light, and output light Comparison step for obtaining a deviation between the light intensity value and the target value of the light intensity, a compensation amount calculating step for obtaining a compensation amount proportional to the deviation output from the comparison unit, and negatively feeding back the compensation amount to the control voltage An addition step, a delay step for maintaining the control voltage with the compensation amount added for an arbitrary control period, and a mirror around the x axis and the y axis from the control voltage with the compensation amount added. An axial voltage calculating step for calculating the axial voltages Vx and Vy to be moved, an electrode voltage to be applied to each electrode from Vx and Vy, and an electrode voltage control step for applying this electrode voltage to the corresponding electrode. The electrode is composed of electrodes a and b for controlling the rotation of the mirror about the x-axis and electrodes c and d for controlling the rotation of the mirror about the y-axis, and the axial voltage Vx is When the electrode voltage applied to the electrode a is Va and the electrode voltage applied to the electrode b is Vb, 2 Vx = Va−Vb, and the voltage Vy is the electrode voltage applied to the electrode c Vc, Assuming that the electrode voltage applied to the electrode d is Vd, 2 Vy = Vc−Vd, and the relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is Vy = A (Vx− Vx 0 ) + Vy 0 , and the electrode voltages Va, Vb, Vc, and Vd are applied to the axial voltage Vx with the coordinates of the peak at which the optical loss is minimized on the Vx−Vy plane (Vx 0 , Vy 0 ). The bias voltage is Vxbias, and the bias voltage applied to the shaft voltage Vy is Vybia. s, where η x is the ratio of the voltage that achieves the maximum rotation angle around the x axis of the mirror and Vxbias, and η y is the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle around the y axis of the mirror and Vybias. When Vx ≧ 0, Va = 2 (1−η x ) Vx + Vxbias, Vb = −2η x Vx + Vxbias, when Vy <0, Va = 2η x Vx + Vxbias, Vb = −2 (1−η x ) Vx + Vxbias, Vy ≧ When 0, Vc = 2 (1-η y ) Vy + Vybias, Vd = -2η y Vy + Vybias, when Vy <0, Vc = 2η y Vy + Vybias, Vd = −2 (1-η y ) Vy + Vybias It is characterized by.

また、本発明に係る他の光スイッチの制御方法は、入力光を入力する1つの光入力部と出力光を出力する複数の光出力部、または、入力光を入力する複数の光入力部と出力光を出力する1つの光出力部など、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、光入力部または光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、電極に電極電圧を印加してミラーをx軸回りおよびy軸回りにそれぞれ回動させる駆動制御部とを備えた光スイッチの制御方法であって、目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、制御電圧からミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出ステップと、ミラーをx軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vxbias、ミラーをy軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vybiasをそれぞれ印加したときのミラーの回動角と電極電圧との関係に基づいて、VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する電極に印加する電極電圧制御ステップとを有することを特徴とするものである。 In addition, another optical switch control method according to the present invention includes: one optical input unit that inputs input light; a plurality of optical output units that output output light; or a plurality of optical input units that input input light; Used to select at least one light input unit that inputs input light, at least one light output unit that outputs output light, and the light input unit or light output unit, such as one light output unit that outputs output light A mirror device having a mirror rotatably supported with respect to the x-axis and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror, and applying an electrode voltage to the electrodes A control voltage calculating step of calculating a control voltage corresponding to a target light intensity, and a control voltage calculating method, comprising: a drive control unit that rotates the X axis and the Y axis. The mirror from the x-axis and Electrodes for rotating the shaft voltage calculating a shaft voltage Vx and Vy is respectively rotated about the axis, the electrode for turning the mirror about the x-axis bias voltage Vxbias, the mirror about the y-axis Based on the relationship between the rotation angle of the mirror when the bias voltage Vybias is applied to the electrode and the electrode voltage, the electrode voltage applied to each electrode is calculated from Vx and Vy, and this electrode voltage is applied to the corresponding electrode. And an electrode voltage control step.

また、本発明に係る他の光スイッチの制御方法は、入力光を入力する1つの光入力部と出力光を出力する複数の光出力部、または、入力光を入力する複数の光入力部と出力光を出力する1つの光出力部など、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、光入力部または光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、電極に電極電圧を印加してミラーをx軸回りおよびy軸回りにそれぞれ回動させる駆動制御部とを備えた光スイッチの制御方法であって、目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、制御電圧からミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出ステップと、VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する電極に印加する電極電圧制御ステップとを有し、電極は、ミラーのx軸回りの回動を制御する電極a,bと、ミラーのy軸回りの回動を制御する電極c,dとから構成され、軸電圧Vxは、電極aに印加される電極電圧をVa、電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、電圧Vyは、電極cに印加される電極電圧をVc、電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、軸電圧Vxおよび電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、軸電圧Vxに印加するバイアス電圧をVxbias、軸電圧Vyに印加するバイアス電圧をVybias、ミラーのx軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVxbiasとの比をηx、ミラーのy軸回りの最大回動角度を実現する電圧とVybiasとの比をηyとすると、Vx≧0のとき、Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vb=−2ηxVx+Vxbias、Vy<0のとき、Va=2ηxVx+Vxbias、Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias、Vy≧0のとき、Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias、Vd=−2ηyVy+Vybias、Vy<0のとき、Vc=2ηyVy+Vybias、Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybiasで表されることを特徴とするものである。 In addition, another optical switch control method according to the present invention includes: one optical input unit that inputs input light; a plurality of optical output units that output output light; or a plurality of optical input units that input input light; Used to select at least one light input unit that inputs input light, at least one light output unit that outputs output light, and the light input unit or light output unit, such as one light output unit that outputs output light A mirror device having a mirror rotatably supported with respect to the x-axis and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror, and applying an electrode voltage to the electrodes A control voltage calculating step of calculating a control voltage corresponding to a target light intensity, and a control voltage calculating method, comprising: a drive control unit that rotates the X axis and the Y axis. The mirror from the x-axis and An axial voltage calculating step for calculating axial voltages Vx and Vy that rotate about the axis, and an electrode voltage control step for calculating an electrode voltage to be applied to each electrode from Vx and Vy and applying this electrode voltage to the corresponding electrode The electrodes are composed of electrodes a and b for controlling the rotation of the mirror about the x-axis and electrodes c and d for controlling the rotation of the mirror about the y-axis. Assuming that the electrode voltage applied to the electrode a is Va and the electrode voltage applied to the electrode b is Vb, 2 Vx = Va−Vb, and the voltage Vy is the electrode voltage applied to the electrode c Vc, Assuming that the electrode voltage applied to d is Vd, 2 Vy = Vc−Vd, and the relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is Vy = A (Vx−Vx) where the constant is A (≠ 0). 0) is represented by + Vy 0, electrode voltage V , Vb, Vc, is Vd, the bias applied to peak coordinate optical loss is minimized in the Vx-Vy plane (Vx 0, Vy 0), the bias voltage applied to the shaft voltage Vx Vxbias, the axial voltage Vy The voltage is Vybias, the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle around the x-axis of the mirror and Vxbias is η x , and the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle around the y-axis of the mirror and Vybias is η y Then, when Vx ≧ 0, Va = 2 (1-η x ) Vx + Vxbias, Vb = −2η x Vx + Vxbias, and when Vy <0, Va = 2η x Vx + Vxbias, Vb = −2 (1−η x ) Vx + Vxbias, when Vy ≧ 0, Vc = 2 ( 1-η y) Vy + Vybias, Vd = -2η y Vy + Vybias, when Vy <0, Vc = 2η y Vy + Vybias, Vd = - It is characterized in that represented by (1-η y) Vy + Vybias.

また、上記光スイッチの制御方法において、軸電圧Vxおよび電圧Vyの関係は、αを1以上の整数とすると、Vy=A(Vx−Vx0α+Vy0で表されるようにしてもよい。 In the optical switch control method, the relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy may be expressed as Vy = A (Vx−Vx 0 ) α + Vy 0 where α is an integer equal to or greater than 1. Good.

また、上記光スイッチの制御方法において、制御電圧算出ステップは、予め記憶しておいた光損失と制御電圧との対応に基づいて、目標とする光損失に対応した制御電圧を取得するようにしてもよい。   In the optical switch control method, the control voltage calculation step acquires a control voltage corresponding to the target optical loss based on the correspondence between the optical loss stored in advance and the control voltage. Also good.

また、上記光スイッチの制御方法において、制御電圧算出ステップは、予め記憶しておいた光損失と制御電圧との対応を近似した当該制御電圧の近似式に基づいて、目標とする光強度に対応した制御電圧を取得するようにしてもよい。   In the optical switch control method, the control voltage calculation step corresponds to the target light intensity based on an approximate expression of the control voltage that approximates the correspondence between the optical loss and the control voltage stored in advance. The control voltage thus obtained may be acquired.

本発明によれば、電極にバイアス電圧を印加したときのミラーの回動角と電極電圧との関係に基づいて、軸電圧Vxおよび電圧Vyから電極電圧を算出し、この算出した電極電圧を対応する電極に印加してミラーを回動させることにより、クロストークおよびRabbit Earを抑制することができる。したがって、高い計算負荷と変数精度を要求される高次関数を使わなくてよく、その演算を行うための演算器等が不要となるので、低コストでクロストークおよびRabbit Earの抑制を実現することができる。   According to the present invention, the electrode voltage is calculated from the axial voltage Vx and the voltage Vy based on the relationship between the rotation angle of the mirror when the bias voltage is applied to the electrode and the electrode voltage, and the calculated electrode voltage is associated with the calculated voltage. Crosstalk and Rabbit Ear can be suppressed by rotating the mirror by applying it to the electrodes. Therefore, it is not necessary to use a high-order function that requires a high calculation load and variable accuracy, and an arithmetic unit or the like for performing the calculation is not required. Therefore, crosstalk and Rabbit Ear can be suppressed at a low cost. Can do.

本発明の第1の実施の形態に係る光スイッチの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the optical switch which concerns on the 1st Embodiment of this invention. Vx−Vy平面上におけるVtの軌跡を示す図である。It is a figure which shows the locus | trajectory of Vt on a Vx-Vy plane. (a)は電圧Vaを印加したときの回動状態を示すミラー1042の要部断面図、(b)は(a)のときのV−θ特性を示す図である。(A) is principal part sectional drawing of the mirror 1042 which shows the rotation state when the voltage Va is applied, (b) is a figure which shows the V-theta characteristic at the time of (a). (a)は電圧Vbを印加したときの回動状態を示すミラー1042の要部断面図、(b)は(a)のときのV−θ特性を示す図である。(A) is principal part sectional drawing of the mirror 1042 which shows the rotation state when the voltage Vb is applied, (b) is a figure which shows the V-theta characteristic at the time of (a). 式(7),(8)を適用したときのV−θ特性を示す図である。It is a figure which shows V-theta characteristic when Formula (7), (8) is applied. 最も大きなミラーの回転角θmとこのθmを与える電圧Vmとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation angle (theta) m of the largest mirror, and the voltage Vm which gives this (theta) m. 式(11),(12)を適用したときのVxV−θ特性を示す図である。It is a figure which shows VxV-theta characteristic when Formula (11), (12) is applied. VxのV−θ特性についてはバイアス電圧を加えVyのV−θ特性についてはバイアス電圧を加えないときのVx−Vy特性を示す図である。It is a figure which shows a Vx-Vy characteristic when a bias voltage is added about the V-theta characteristic of Vx, and a bias voltage is not applied about the V-theta characteristic of Vy. 図8のときのθx−θy特性を示す図である。It is a figure which shows the (theta) x-thetay characteristic at the time of FIG. バイアス電圧を加えないときのV−θ特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the V-theta characteristic when a bias voltage is not applied. バイアス電圧を加えたときのV−θ特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the V-theta characteristic when a bias voltage is added. 本発明の第2の実施の形態に係る光スイッチの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the optical switch which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. Add型波長選択スイッチの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of an Add type | mold wavelength selective switch. Drop型波長選択スイッチの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of a Drop type | mold wavelength selective switch. 図7の波長選択スイッチを簡略化した図である。It is the figure which simplified the wavelength selective switch of FIG. (a)はミラーの構成を示す図、(b)はMEMSミラー装置の構成を示す図、(c)はMEMSミラー装置におけるミラーのx軸回りの回動を示す図、(d)はMEMSミラー装置におけるミラーのy軸回りの回動を示す図である。(A) is a figure which shows the structure of a mirror, (b) is a figure which shows the structure of a MEMS mirror apparatus, (c) is a figure which shows the rotation of the mirror around the x-axis in a MEMS mirror apparatus, (d) is a MEMS mirror. It is a figure which shows rotation around the y-axis of the mirror in an apparatus. Nポート分のピークが存在する場合の損失等高線図である。It is a loss contour map in case the peak for N port exists. Vx−Vy平面上の損失等高線図である。It is a loss contour map on the Vx-Vy plane. 図12AにおけるVx方向の透過率を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability of the Vx direction in FIG. 12A. 図12AにおけるVy方向の透過率を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability of the Vy direction in FIG. 12A. 回動軸を切り替える場合のVx−Vy平面上の損失等高線図である。It is a loss contour map on the Vx-Vy plane in the case of switching a rotating shaft. 図13AにおけるVtの透過率と損失を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability and loss of Vt in FIG. 13A. 高次関数を導入した場合の損失等高線上におけるVtの軌跡を示す図である。It is a figure which shows the locus | trajectory of Vt on the loss contour line at the time of introduce | transducing a high-order function. 図20AにおけるVtの透過率と損失を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability and loss of Vt in FIG. 20A.

[第1の実施の形態]
まず、本発明の第1の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態に係る光スイッチは、後述するバイアス電圧をミラーに印加した際の特性を利用して光スイッチのミラーの回動を制御するものであって、図13を参照して説明した光スイッチ100の駆動制御部400を後述する駆動制御部10に置き換えたものである。したがって、以下において、光スイッチ100と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described. The optical switch according to the present embodiment controls the rotation of the mirror of the optical switch by using the characteristics when a bias voltage described later is applied to the mirror, and will be described with reference to FIG. The drive control unit 400 of the optical switch 100 is replaced with a drive control unit 10 described later. Therefore, in the following, the same components and components as those of the optical switch 100 are denoted by the same names and reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

<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、空間光学系スイッチ部300と、この空間光学系スイッチ部300に含まれるMEMSミラー装置104の動作を制御する駆動制御部10とから構成される。この駆動制御部10は、出力ポートからカプラ110を使って分岐された光パワーを電気信号に変換するフォトダイオードなどからなるO/E変換器11と、O/E変換器11により変換された電気信号をデジタル変換して、分岐した光パワーに基づいて光信号の光強度の値を求めるA/D変換部12と、このA/D変換部12で求められた出力光の光強度と光強度の目標値との差(以下、偏差という)を求める比較器13と、偏差に比例した補償量を求める補償量算出部14と、この補償量算出部14により算出された補償量を制御電圧に負帰還するように加える加算器15と、補償量が加えられた制御電圧を次のP制御に備えて任意の制御周期ΔTだけ保持しておくメモリなどからなる遅延器16と、補償量が加えられた制御電圧から軸電圧Vx、Vyを算出する算出部17と、この算出部17により算出された軸電圧Vx、Vyから電極電圧Va,Vb,Vc,Vdを求めて空間光学系スイッチ部300のMEMSミラー装置104に印加する電極電圧制御部18と、任意の周期ΔTでP制御を実行するためのタイマ19とから構成される。
<Configuration of optical switch>
As shown in FIG. 1, the optical switch 1 according to the present embodiment includes a spatial optical system switch unit 300 and a drive control unit 10 that controls the operation of the MEMS mirror device 104 included in the spatial optical system switch unit 300. Consists of The drive control unit 10 includes an O / E converter 11 including a photodiode that converts optical power branched from an output port using a coupler 110 into an electrical signal, and the electrical converted by the O / E converter 11. An A / D converter 12 that digitally converts the signal and obtains the value of the light intensity of the optical signal based on the branched optical power, and the light intensity and light intensity of the output light obtained by the A / D converter 12 A comparator 13 for obtaining a difference from the target value (hereinafter referred to as a deviation), a compensation amount calculating unit 14 for obtaining a compensation amount proportional to the deviation, and a compensation amount calculated by the compensation amount calculating unit 14 as a control voltage. An adder 15 for adding negative feedback, a delay device 16 comprising a memory for holding the control voltage with the compensation amount added for the next P control for an arbitrary control period ΔT, and the compensation amount Control voltage from the axis The calculation unit 17 that calculates the pressures Vx and Vy, and the electrode voltages Va, Vb, Vc, and Vd are obtained from the axial voltages Vx and Vy calculated by the calculation unit 17, and the MEMS mirror device 104 of the spatial optical system switch unit 300 determines An electrode voltage control unit 18 to be applied and a timer 19 for executing P control at an arbitrary period ΔT are configured.

このような駆動制御部10は、CPU/FPGA/ASICなどのマイクロプロセッサおよび制御メモリとその周辺回路からなり、制御メモリに記憶された動作プログラムを読み込んで実行することにより、ハードウェアと動作プログラムを協働させ、上述したA/D変換部12、比較器13、補償量算出部14、加算器15、遅延器16、算出部17、電極電圧制御部18およびタイマ19が実現される。   The drive control unit 10 includes a microprocessor such as a CPU / FPGA / ASIC, a control memory, and its peripheral circuits. The drive control unit 10 reads and executes the operation program stored in the control memory, thereby executing the hardware and the operation program. In cooperation, the above-described A / D conversion unit 12, comparator 13, compensation amount calculation unit 14, adder 15, delay unit 16, calculation unit 17, electrode voltage control unit 18, and timer 19 are realized.

本実施の形態において、電極電圧制御部18は、軸電圧Vx、Vyから電極電圧Va,Vb,Vc,Vdを求める際、ミラーに印加するバイアス電圧によって、電極電圧(V)の変化に対するミラーの回動角(θ)変化に関する特性(以下、V−θ特性という)が変化することを利用する。これについて、以下に説明する。なお、バイアス電圧とは、電極電圧に加える定常的な直流成分の電圧のことを意味する。   In the present embodiment, when the electrode voltage control unit 18 obtains the electrode voltages Va, Vb, Vc, Vd from the axial voltages Vx, Vy, the mirror voltage against the change in the electrode voltage (V) is determined by the bias voltage applied to the mirror. A change in characteristics related to the change in the rotation angle (θ) (hereinafter referred to as V-θ characteristics) is utilized. This will be described below. The bias voltage means a steady DC component voltage applied to the electrode voltage.

<電極電圧の算出原理>
図3(a),(b)に、x軸の正の方向への回動を発生させる電極1042aに電極電圧Vaを印加したときのミラー1041の状態とVa−θ特性を示す。この図3(a),(b)において、他の電極電圧の値は0である。同様に、図4(a),(b)に、x軸の負の方向への回動を発生させる電極1042bに電極電圧Vbを印加したときのミラーの状態とVb−θ特性を示す。
ミラー1041は、電極電圧の二乗に比例する静電力を回動の主な動力源としているので、V−θ特性は二次曲線に近い形状を示す。このとき、上述した式(1),(2)のVa,VbとVxの関係を下式(7)、(8)で表すことにより、軸電圧Vxに対するV−θ特性は、図5で示すように図3(b)と図4(b)を足し合わせた形で与えられる。この図5に示すように、軸電圧Vxとミラー1041の回動角θの関係が描く軌跡は、二次関数に近い形状を示すこととなる。なお、図5においては、定常的な直流成分がないので、バイアス電圧が0の場合と言える。
<Calculation principle of electrode voltage>
FIGS. 3A and 3B show the state of the mirror 1041 and the Va-θ characteristics when the electrode voltage Va is applied to the electrode 1042a that causes the x-axis to rotate in the positive direction. In FIGS. 3A and 3B, the values of the other electrode voltages are zero. Similarly, FIGS. 4A and 4B show the state of the mirror and the Vb-θ characteristic when the electrode voltage Vb is applied to the electrode 1042b that causes the x-axis to rotate in the negative direction.
Since the mirror 1041 uses an electrostatic force proportional to the square of the electrode voltage as a main power source for rotation, the V-θ characteristic shows a shape close to a quadratic curve. At this time, the relationship between Va, Vb and Vx in the above formulas (1) and (2) is expressed by the following formulas (7) and (8), so that the V-θ characteristic with respect to the shaft voltage Vx is shown in FIG. Thus, FIG. 3B and FIG. 4B are added together. As shown in FIG. 5, the locus drawn by the relationship between the axial voltage Vx and the rotation angle θ of the mirror 1041 shows a shape close to a quadratic function. In FIG. 5, it can be said that the bias voltage is 0 because there is no steady DC component.

Va=fx+(Vx)=Vx(Vx≧0),Va=fx+(Vx)=0(Vx<0)
・・・(7)
Vb=fx-(Vx)=0(Vx≧0),Vb=fx-(Vx)=−Vx(Vx<0)
・・・(8)
Va = f x + (Vx) = Vx (Vx ≧ 0), Va = f x + (Vx) = 0 (Vx <0)
... (7)
Vb = f x− (Vx) = 0 (Vx ≧ 0), Vb = f x− (Vx) = − Vx (Vx <0)
... (8)

ここで、図6に示すように、最も端に位置するポートに向けてミラー1041を傾ける場合のように、使用中においてミラー1041の最も大きな回動角をθmとしたとき、このθmを与える電圧Vmの半値をバイアス電圧Vxbとして各電極に印加した場合を想定する。このとき、式(1)のVa,VbとVxの関係は下式(9),(10)で示される。   Here, as shown in FIG. 6, when the largest rotation angle of the mirror 1041 is set to θm during use as in the case where the mirror 1041 is tilted toward the port located at the end, the voltage that gives this θm Assume that a half value of Vm is applied to each electrode as a bias voltage Vxb. At this time, the relationship between Va, Vb and Vx in the equation (1) is expressed by the following equations (9) and (10).

Va=fx+(Vx)=Vx+Vxb ・・・(9)
Vb=fx-(Vx)=−Vx+Vxb ・・・(10)
Va = f x + (Vx) = Vx + Vxb (9)
Vb = f x− (Vx) = − Vx + Vxb (10)

上式(9),(10)に基づくVxに対するV−θ特性は、図7で表される。この図7からわかるように、θmを実現する電圧Vmの半値をバイアス電圧Vxbとして印加した場合、図5に示すバイアス電圧を印加しない場合よりも、軸電圧と回動角度の関係を描く軌跡が線形に近づく。この線形に近づく原理の詳細については後述する。   The V-θ characteristic with respect to Vx based on the above equations (9) and (10) is expressed in FIG. As can be seen from FIG. 7, when the half value of the voltage Vm that realizes θm is applied as the bias voltage Vxb, a locus that describes the relationship between the shaft voltage and the rotation angle is greater than when the bias voltage shown in FIG. 5 is not applied. Approaching linearity. Details of the principle approaching this linearity will be described later.

このように、バイアス電圧を印加することによって、V−θ特性の線形性を大きく変えることができる。例えば、VxのV−θ特性については、バイアス電圧を加えることにより直線的にし、VyのV−θ特性については、バイアス電圧を加えないことにより二次関数形状とする。このようにした上で、図8に示す軸電圧平面(Vx−Vy)上のVxとVyの関係を示す直線状の軌跡は、図9に示す角度平面(θx−θy)上においては、二次関数状の軌跡を描くこととなる。すなわち、軸電圧に加えるバイアス電圧Vxb,Vybを調整することにより、軸電圧平面上では直線的な軌跡であっても角度平面上では1〜2次関数の軌跡に変化させることができる。この結果、複雑な高次関数を導入しなくても、直流電圧であるバイアス電圧を適宜設定することにより、角度平面上では高次関数でミラーを回動させた場合と同様の軌跡を得ることができるので、結果として、高次関数を扱うような高価な演算器を必要としなくなるので、低コストでクロストークとRabbit Earの抑制を実現することができる。   Thus, the linearity of the V-θ characteristic can be greatly changed by applying the bias voltage. For example, the V-θ characteristic of Vx is made linear by applying a bias voltage, and the V-θ characteristic of Vy is made a quadratic function shape by not applying a bias voltage. In this way, the linear trajectory showing the relationship between Vx and Vy on the axial voltage plane (Vx−Vy) shown in FIG. 8 is two on the angle plane (θx−θy) shown in FIG. A trajectory of the next function will be drawn. That is, by adjusting the bias voltages Vxb and Vyb applied to the axial voltage, a linear trajectory on the axial voltage plane can be changed to a linear function trajectory on the angle plane. As a result, even if complicated high-order functions are not introduced, the same trajectory as when the mirror is rotated with a high-order function on the angle plane can be obtained by appropriately setting a bias voltage that is a DC voltage. As a result, an expensive arithmetic unit that handles a high-order function is not required, so that crosstalk and Rabbit Ear can be suppressed at a low cost.

<バイアス電圧の印加による線形近似の原理>
次に、バイアス電圧を印加することにより、電極電圧と回動角度の関係が直線に近似することについて説明する。
<Principle of linear approximation by applying bias voltage>
Next, it will be described that the relationship between the electrode voltage and the rotation angle approximates a straight line by applying a bias voltage.

まず、前提について説明する。ミラー1041は、バイアス電圧の有無に関係なく平行平板電極間の静電力による回転モーメントとねじりばねの復元モーメントの釣り合いによって、回動角θが決定するものである。このとき、電極間の微小区間dxに生じる静電力dFは、下式(11)で表される。この式(11)において、ε0は誘電率、gはミラー1041と電極との距離、Vは電圧を意味する。なお、便宜上、電極の幅(奥行き)が単位長の一軸の回転ミラーをモデルとする。 First, the premise will be described. The mirror 1041 determines the rotation angle θ by the balance between the rotational moment due to the electrostatic force between the parallel plate electrodes and the restoring moment of the torsion spring regardless of the presence or absence of the bias voltage. At this time, the electrostatic force dF generated in the minute interval dx between the electrodes is expressed by the following equation (11). In this equation (11), ε 0 is the dielectric constant, g is the distance between the mirror 1041 and the electrode, and V is the voltage. For the sake of convenience, a model is a uniaxial rotating mirror whose electrode width (depth) is a unit length.

dF=ε0dxV2/2g2 ・・・(11) dF = ε 0 dxV 2 / 2g 2 (11)

ねじりばねの復元モーメントMspは、ばね定数Ispにより下式(12)で表される。   The restoring moment Msp of the torsion spring is expressed by the following formula (12) by the spring constant Isp.

Msp=Ispθ ・・・(12) Msp = Ispθ (12)

このような前提に基づいて、まず、バイアス電圧を印加しない場合について図10を参照して説明する。   Based on such a premise, first, a case where a bias voltage is not applied will be described with reference to FIG.

ばねによる復元モーメントは、上式(11)で表される。一方、静電力によるモーメントMelは、下式(13)で表される。   The restoring moment by the spring is expressed by the above equation (11). On the other hand, the moment Mel due to the electrostatic force is expressed by the following expression (13).

Figure 0005243317
Figure 0005243317

上式(13)において、Msp=Melとしてθに関して解くことにより、θの電圧Vに対する依存性を求めることができるが、この演算は複雑である。そこで、注目しているのはV=0近傍であり、V=0近傍ではθ≒0と見なせるので、上式(13)からg−xθ≒gとしてθを消去する。これにより、上式(12)と(13)を連立させることによって、下式(14)を導出する。   In the above equation (13), the dependence of θ on the voltage V can be obtained by solving for θ with Msp = Mel, but this calculation is complicated. Therefore, the focus is on the vicinity of V = 0, and since it can be considered that θ≈0 in the vicinity of V = 0, θ is eliminated as g−xθ≈g from the above equation (13). As a result, the following equation (14) is derived by providing the above equations (12) and (13) simultaneously.

Figure 0005243317
Figure 0005243317

このように、バイアス電圧を印加しない場合、電極電圧Vと回動角θの関係を示す式(16)は、回動角θが電極電圧Vの2次式で表されたものとなる。なお、光スイッチのミラー1041は、回動角度が最大でも数度程度であり、MEMSミラーの場合、L=数百μm、g=数十μmというオーダーであるため、V=0近傍では、上述したようにg−xθ≒gとしても大きな誤差とならない。   Thus, when no bias voltage is applied, the equation (16) indicating the relationship between the electrode voltage V and the rotation angle θ is expressed by a quadratic expression of the rotation angle θ of the electrode voltage V. The mirror 1041 of the optical switch has a rotation angle of about several degrees at the maximum. In the case of a MEMS mirror, L = several hundred μm and g = several tens of μm. As described above, even if g−xθ≈g, a large error does not occur.

次に、バイアス電圧(Vb)を印加した場合について、図11を参照して説明する。   Next, a case where a bias voltage (Vb) is applied will be described with reference to FIG.

ねじりばねによる復元モーメントは、上式(12)で表される。一方、静電力によるモーメントMelは、下式(15)で表される。   The restoring moment by the torsion spring is expressed by the above equation (12). On the other hand, the moment Mel due to the electrostatic force is expressed by the following equation (15).

Figure 0005243317
Figure 0005243317

上式(15)において、dF+およびdF-は、ミラー1041のy軸回りの回動軸を中心としたとき、X方向における正の側の領域(dF+)および負の側の領域(dF-)の微小区間に生じる静電力である。バイアス電圧を印加しない場合と同様、Msp=Melとしてθに関して解くことにより、θの電圧Vの依存性を求めることができるが、この演算はバイアス電圧を印加しない場合よりも複雑である。ここでも注目しているのは、V=0近傍であり、V=0近傍ではθ≒0と見なせるので、上式(15)からg−xθ≒gとしてθを消し、かつ、A2−B2=(A+B)(A−B)の公式により、下式(16)を導出する。 In the above equation (15), dF + and dF are a positive side region (dF + ) and a negative side region (dF) in the X direction when the rotation axis around the y axis of the mirror 1041 is the center. -) is electrostatic force generated in the minute section. As in the case where no bias voltage is applied, the dependence of θ on the voltage V can be obtained by solving for θ with Msp = Mel, but this calculation is more complicated than when no bias voltage is applied. Here, the focus is also on the vicinity of V = 0, and in the vicinity of V = 0, it can be considered that θ≈0. Therefore, θ is eliminated as g−xθ≈g from the above equation (15), and A 2 −B 2 = (A + B) The following formula (16) is derived from the formula (A−B).

Figure 0005243317
Figure 0005243317

上式(12)と上式(16)を連立させることにより、下式(17)を導出する。   By combining the above equation (12) and the above equation (16), the following equation (17) is derived.

Figure 0005243317
Figure 0005243317

このように、バイアス電圧を印加した場合、電極電圧Vと回動角θの関係を示す式(17)は、回動角θが電極電圧Vの1次式で表されたものとなる。   Thus, when the bias voltage is applied, the equation (17) indicating the relationship between the electrode voltage V and the rotation angle θ is expressed by a linear expression of the rotation angle θ of the electrode voltage V.

上式(14)、(17)からわかるように、バイアス電圧を印加することによって、V=0近傍では、電極電圧と回動角度の関係が直線に近づく。   As can be seen from the above equations (14) and (17), by applying a bias voltage, the relationship between the electrode voltage and the rotation angle approaches a straight line in the vicinity of V = 0.

<光スイッチの動作>
次に、図1を参照して、本実施の形態に係る光スイッチ1の動作について説明する。
<Operation of optical switch>
Next, the operation of the optical switch 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

カプラ10により出力ポートから光信号が分岐されると、この光信号は、O/E変換器11により電気信号に変換され、A/D変換部12によりデジタル信号に変換されて出力光の光強度が算出される。   When the optical signal is branched from the output port by the coupler 10, the optical signal is converted into an electric signal by the O / E converter 11, converted into a digital signal by the A / D converter 12, and the light intensity of the output light. Is calculated.

光信号の出力光の光強度が算出されると、比較器13は、その光強度と光信号の出力光の光強度の目標値との偏差を算出する。   When the light intensity of the output light of the optical signal is calculated, the comparator 13 calculates a deviation between the light intensity and the target value of the light intensity of the output light of the optical signal.

偏差が算出されると、補償量算出部14は、その偏差に比例した補償量を算出する。出力パワーが目標値により偏差eだけ小さい場合、補償量算出部14は、その偏差eのKp倍の補償量を制御電圧に加える。加えるときの補償量の符号は、補償量を制御電圧に加えることにより出力が大きくなる符号がとられる。Kpの値を適切に設定することにより、偏差eがある場合に、この偏差eを打ち消すように制御電圧が補正されるので、最終的に出力光の光強度が目標値に近づくこととなる。   When the deviation is calculated, the compensation amount calculation unit 14 calculates a compensation amount proportional to the deviation. When the output power is smaller than the target value by the deviation e, the compensation amount calculation unit 14 adds a compensation amount Kp times the deviation e to the control voltage. The sign of the compensation amount at the time of addition is a sign that increases the output by adding the compensation amount to the control voltage. By appropriately setting the value of Kp, when there is a deviation e, the control voltage is corrected so as to cancel this deviation e, so that the light intensity of the output light finally approaches the target value.

補償量が算出されると、加算器15は、その補償量を制御電圧に負帰還するように加える。このとき、遅延器16は、補償量が加えられた制御電圧を次のP制御に備えて、タイマ19により計時される任意の制御周期ΔTのだけ保持しておく。   When the compensation amount is calculated, the adder 15 adds the compensation amount to the control voltage so as to be negatively fed back. At this time, the delay unit 16 holds the control voltage to which the compensation amount is added for the next P control, and holds it for an arbitrary control period ΔT timed by the timer 19.

補償量が制御電圧に加えられると、算出部17は、その制御電圧から軸電圧Vx、Vyを算出する。この算出部17により算出されるミラー1041の軸電圧(Vx、Vy)の軌跡の一例を図2に示す。本実施の形態では、制御電圧として軸電圧Vx、Vyの任意の媒介変数であるVtを採用した。このVtが描く軌跡は、図2に示すように、Vy軸に対してφだけ傾いた状態となっている。このVtは、(Vx0、Vy0)を原点とする、その軸上の原点からの距離を表しており、下式(20)、(21)で表される。この下式(20)、(21)において、上式(3)〜(6)におけるAはcosφ、Bはsinφに対応している。 When the compensation amount is added to the control voltage, the calculation unit 17 calculates the shaft voltages Vx and Vy from the control voltage. An example of the locus of the axial voltage (Vx, Vy) of the mirror 1041 calculated by the calculation unit 17 is shown in FIG. In the present embodiment, Vt, which is an arbitrary parameter of the shaft voltages Vx and Vy, is employed as the control voltage. The locus drawn by Vt is inclined by φ with respect to the Vy axis, as shown in FIG. This Vt represents the distance from the origin on the axis with (Vx 0 , Vy 0 ) as the origin, and is represented by the following equations (20) and (21). In the following formulas (20) and (21), A in the above formulas (3) to (6) corresponds to cos φ, and B corresponds to sin φ.

Vx=Vtcosφ+Vx0 ・・・(20)
Vy=Vtsinφ+Vy0 ・・・(21)
Vx = Vtcosφ + Vx 0 (20)
Vy = Vtsinφ + Vy 0 (21)

なお、図2において、Vtは、軸の向きによって符号を定義することができる。図2の場合は、紙面の右上をVtの正の方向としているが、φの設定によっては、様々な方向をVtの正の方向とすることができる。   In FIG. 2, the sign of Vt can be defined by the direction of the axis. In the case of FIG. 2, the upper right of the paper is the positive direction of Vt, but depending on the setting of φ, various directions can be the positive direction of Vt.

制御電圧Vtから軸電圧Vx、Vyが算出されると、電極電圧制御部18は、その軸電圧Vx、Vyから空間光学系スイッチ部300のMEMSミラー装置104における電極1042a〜1042dに印加する電極電圧Va,Vb,Vc,Vdを算出する。この電極電圧算出部18における、軸電圧(Vx,Vy)から電極電圧(Va,Vb,Vc,Vd)の算出方法について、以下に説明する。   When the axial voltages Vx and Vy are calculated from the control voltage Vt, the electrode voltage control unit 18 applies the electrode voltages to the electrodes 1042a to 1042d in the MEMS mirror device 104 of the spatial optical system switch unit 300 from the axial voltages Vx and Vy. Va, Vb, Vc, and Vd are calculated. A method for calculating the electrode voltages (Va, Vb, Vc, Vd) from the axial voltages (Vx, Vy) in the electrode voltage calculation unit 18 will be described below.

上述したように、本実施の形態は、バイアス電圧を印加することにより角度平面上の軌跡を変化させることを特徴とするものであり、バイアス電圧は0〜Vmの間で任意の値に設定することを前提とするものである。このため、電極電圧の算出式は、バイアス電圧を任意に変えても電極電圧が負電圧にならないように定義される。これは、ミラー1041を単極電圧で制御することを想定しているからである。   As described above, this embodiment is characterized in that the locus on the angle plane is changed by applying a bias voltage, and the bias voltage is set to an arbitrary value between 0 and Vm. It is assumed that. For this reason, the calculation formula of the electrode voltage is defined so that the electrode voltage does not become a negative voltage even if the bias voltage is arbitrarily changed. This is because it is assumed that the mirror 1041 is controlled with a unipolar voltage.

上式(1)、(2)で示した軸電圧(Vx、Vy)から電極電圧(Va,Vb,Vc,Vd)への算出式は、Vxについては、Vx≧のとき下式(22),(23)、Vx<0のとき下式(26),(27)で表され、Vyについては、Vy≧0のとき下式(24),(25)、Vy<0のとき下式(28),(29)で表される。なお、Vxbiasは、軸電圧Vxに印加するバイアス電圧、すなわち、ミラー1041のx軸回りの回動に影響するバイアス電圧である。同様に、Vybiasは、軸電圧Vyに印加するバイアス電圧、すなわち、ミラー1041のy軸回りの回動に影響するバイアス電圧である。 The calculation formulas from the axial voltages (Vx, Vy) to the electrode voltages (Va, Vb, Vc, Vd) shown in the above formulas (1) and (2) are as follows for Vx when Vx ≧ 0 : ), (23), when Vx <0, the following formulas (26), (27) are expressed. When Vy ≧ 0, Vy is expressed by the following formulas (24), (25), and when Vy <0, the following formulas are expressed: (28), (29). Vxbias is a bias voltage applied to the axis voltage Vx, that is, a bias voltage that affects the rotation of the mirror 1041 around the x axis. Similarly, Vybias is a bias voltage applied to the axis voltage Vy, that is, a bias voltage that affects the rotation of the mirror 1041 around the y axis.

Va=fx+(Vx)=2(1−ηx)Vx+Vxbias ・・・(22)
Vb=fx-(Vx)=−2ηxVx+Vxbias ・・・(23)
Vc=fy+(Vy)=2(1−ηy)Vy+Vybias ・・・(24)
Vd=fy-(Vy)=−2ηyVy+Vybias ・・・(25)
Va = f x + (Vx) = 2 (1−η x ) Vx + Vxbias (22)
Vb = f x− (Vx) = − 2η x Vx + Vxbias (23)
Vc = f y + (Vy) = 2 (1−η y ) Vy + Vybias (24)
Vd = f y− (Vy) = − 2η y Vy + Vybias (25)

Va=fx+(Vx)=2ηxVx+Vxbias ・・・(26)
Vb=fx-(Vx)=−2(1−ηx)Vx+Vxbias ・・・(27)
Vc=fy+(Vy)=2ηyVy+Vybias ・・・(28)
Vd=fy-(Vy)=−2(1−ηy)Vy+Vybias ・・・(29)
Va = f x + (Vx) = 2η x Vx + Vxbias (26)
Vb = f x− (Vx) = − 2 (1−η x ) Vx + Vxbias (27)
Vc = f y + (Vy) = 2η y Vy + Vybias (28)
Vd = f y- (Vy) = - 2 (1-η y) Vy + Vybias ··· (29)

ここで、ηは、下式(30)に示すように、最大角度θmを与える電圧Vmに対するバイアス電圧Vbiasの比率を示す値で、0〜1の範囲の値である。バイアス電圧を変えることは、ηを変えることを意味する。このηは、下式(31)、(32)に示すように、x軸およびy軸それぞれについて算出される。ここで、Vxmは、ミラー1041のx軸回りの最大角度θxmを実現するときの軸電圧、Vymは、ミラー1041のy軸回りの最大角度θymを実現するときの軸電圧を示す。   Here, η is a value indicating the ratio of the bias voltage Vbias to the voltage Vm giving the maximum angle θm, as shown in the following equation (30), and is a value in the range of 0-1. Changing the bias voltage means changing η. This η is calculated for each of the x-axis and the y-axis as shown in the following equations (31) and (32). Here, Vxm represents an axial voltage when the maximum angle θxm around the x axis of the mirror 1041 is realized, and Vym represents an axial voltage when the maximum angle θym around the y axis of the mirror 1041 is realized.

η=Vbias/Vm ・・・(30)
ηx=Vxbias/Vxm ・・・(31)
ηy=Vybias/Vym ・・・(32)
η = Vbias / Vm (30)
η x = Vxbias / Vxm (31)
η y = Vybias / Vym (32)

バイアス電圧は、任意の値をとる値であるが、光スイッチの動作中に動的に変化する値ではない。したがって、予めV−θ特性から各軸の電圧Vmを調べておき、これからηを決めておくことにより、(1−η)、Vxbias、Vybiasの値は定数となるので、上式(22)〜(29)の変数は軸電圧Vx,Vyのみとなる。定数項については、予め与えたηから計算の都度算出してもよいし、予め計算した値を制御回路のメモリに保存しておき、必要なときにメモリの値を参照するようにしてもよい。   The bias voltage is an arbitrary value, but is not a value that dynamically changes during the operation of the optical switch. Therefore, by checking the voltage Vm of each axis from the V-θ characteristics in advance and determining η from this, the values of (1-η), Vxbias, and Vybias become constants. The variable of (29) is only the shaft voltages Vx and Vy. The constant term may be calculated from η given in advance each time it is calculated, or a value calculated in advance may be stored in the memory of the control circuit, and the value of the memory may be referred to when necessary. .

このようにして、上式(22)〜(29)を用いて電極電圧を算出すると、電極電圧制御部18は、その電極電圧を対応する電極1042a〜1042dに印加する。これにより、MEMSミラー装置104の2つの回動軸を有するミラー1041を、複雑な演算を行うことなく制御することができるので、低コスト化を実現できるとともに、クロストークの低減とRabbit Earの抑圧を両立するミラーの動作を、途中でミラーの向きを急激に変えることなく、シームレスに連続して実現することができる。   In this way, when the electrode voltage is calculated using the above equations (22) to (29), the electrode voltage control unit 18 applies the electrode voltage to the corresponding electrodes 1042a to 1042d. As a result, the mirror 1041 having the two rotational axes of the MEMS mirror device 104 can be controlled without performing complicated calculations, so that the cost can be reduced and the crosstalk can be reduced and the Rabbit Ear can be suppressed. Can be realized seamlessly and continuously without changing the direction of the mirror suddenly.

以上説明したように、本実施の形態によれば、算出部17により、制御電圧Vtからミラー1041をx軸回りおよびy軸回りにそれぞれ所定量回動させるための軸電圧VxおよびVyを算出し、電極電圧制御部18により、電極にバイアス電圧を印加したときのミラーの回動角と電極電圧との関係に基づいて、軸電圧VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出することにより、高い計算負荷と変数精度を要求される高次関数を使わなくても、クロストークの低減とRabbit Earの抑圧を両立するミラーの動作を、途中でミラーの向きを急激に変えることなく、シームレスに連続して実現することができる。結果として、より低コストで、クロストークの低減とRabbit Earの抑制を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, the calculation unit 17 calculates the shaft voltages Vx and Vy for rotating the mirror 1041 around the x axis and the y axis by a predetermined amount from the control voltage Vt. The electrode voltage controller 18 calculates the electrode voltage applied to each electrode from the axial voltages Vx and Vy based on the relationship between the rotation angle of the mirror when the bias voltage is applied to the electrode and the electrode voltage. Even without using high-order functions that require high computational load and variable accuracy, mirror operation that achieves both crosstalk reduction and Rabbit Ear suppression can be performed seamlessly without changing the mirror direction suddenly. Can be realized continuously. As a result, it is possible to reduce crosstalk and suppress Rabbit Ear at a lower cost.

なお、本実施の形態では、VxのV−θ特性については、バイアス電圧を加えることにより直線的にし、VyのV−θ特性については、バイアス電圧を加えないことによって二次関数形状とする場合を例に説明したが、VxとVyは逆にするようにしてもよい。   In the present embodiment, the Vx characteristic of Vx is made linear by applying a bias voltage, and the Vy characteristic of Vy is made a quadratic function shape by not applying a bias voltage. However, Vx and Vy may be reversed.

また、PID制御のI制御やD制御についても、本実施の形態を適用できることは言うまでもない。   Needless to say, the present embodiment can also be applied to I control and D control of PID control.

[第2の実施の形態]
次に、本発明に係る第2の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、負帰還制御によるミラーの回動制御機能を有さないものであり、その他の構成は上述した第1の実施の形態と同等である。したがって、本実施の形態において、上述した第1の実施の形態と同等の構成要素については、同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 according to the present invention will be described. The present embodiment does not have a mirror rotation control function based on negative feedback control, and other configurations are the same as those of the first embodiment described above. Therefore, in the present embodiment, the same names and symbols are assigned to the same components as those in the first embodiment described above, and the description thereof is omitted as appropriate.

図12に示すように、本実施の形態に係る光スイッチ2は、空間光学系スイッチ部300と、この空間光学系スイッチ部300に含まれるMEMSミラー装置104の動作を制御する駆動制御部20とから構成される。この駆動制御部20は、制御電圧算出部21と、算出部17と、電極電圧制御部18とから構成される。   As shown in FIG. 12, the optical switch 2 according to the present embodiment includes a spatial optical system switch unit 300 and a drive control unit 20 that controls the operation of the MEMS mirror device 104 included in the spatial optical system switch unit 300. Consists of The drive control unit 20 includes a control voltage calculation unit 21, a calculation unit 17, and an electrode voltage control unit 18.

ここで、制御電圧算出部21は、光損失に対する制御電圧の値を記憶したデータテーブル、または、光損失と制御電圧の関係を表す制御電圧の高次他項式等からなる近似式を備えており、光損失の目標値に基づいて制御電圧を算出する。   Here, the control voltage calculation unit 21 includes a data table storing the value of the control voltage with respect to the optical loss, or an approximate expression including a higher-order other-order expression of the control voltage representing the relationship between the optical loss and the control voltage. The control voltage is calculated based on the target value of the optical loss.

このように、制御電圧算出部21により制御電圧が算出されると、上述した第1の実施の形態と同様、算出部17は、上式(20),(21)に基づいて、その制御電圧から軸電圧Vx、Vyを算出する。この軸電圧Vx、Vyが算出されると、電極電圧制御部18は、上式(22)〜(29)に基づいて、その軸電圧Vx、Vyから空間光学系スイッチ部300のMEMSミラー装置104における電極1042a〜1042dに印加する電極電圧Va,Vb,Vc,Vdを算出し、これを対応する電極1042a〜1042dに印加する。これにより、ミラーに対応する波長を有する光信号の損失を所定の範囲内とすることができる。   As described above, when the control voltage is calculated by the control voltage calculation unit 21, the calculation unit 17 calculates the control voltage based on the above equations (20) and (21) as in the first embodiment. From these, the shaft voltages Vx and Vy are calculated. When the axial voltages Vx and Vy are calculated, the electrode voltage control unit 18 calculates the MEMS mirror device 104 of the spatial optical system switch unit 300 from the axial voltages Vx and Vy based on the above equations (22) to (29). Electrode voltages Va, Vb, Vc, and Vd applied to the electrodes 1042a to 1042d are calculated and applied to the corresponding electrodes 1042a to 1042d. Thereby, the loss of the optical signal which has a wavelength corresponding to a mirror can be made into a predetermined range.

このように、本実施の形態によれば、制御電圧算出部21により、目標とする光損失に対応した制御電圧を算出し、算出部17により、その制御電圧からミラー1041をx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出し、電極電圧制御部18により、電極にバイアス電圧を印加したときのミラーの回動角と電極電圧との関係に基づいて、軸電圧VxおよびVyから電極それぞれに印加する電極電圧を算出して、対応する電極に印加することにより、高い計算負荷と変数精度を要求される高次関数を使わなくても、クロストークの低減とRabbit Earの抑圧を両立するミラーの動作を、途中でミラーの向きを急激に変えることなく、シームレスに連続して実現することができる。結果として、より低コストで、クロストークの低減とRabbit Earの抑制を実現することができる。   Thus, according to the present embodiment, the control voltage calculation unit 21 calculates the control voltage corresponding to the target light loss, and the calculation unit 17 moves the mirror 1041 from the control voltage to the x axis and the y axis. Axial voltages Vx and Vy that are respectively rotated around the axis are calculated, and the electrode voltage control unit 18 calculates the axis voltages Vx and Vx based on the relationship between the rotation angle of the mirror and the electrode voltage when a bias voltage is applied to the electrodes. By calculating the electrode voltage to be applied to each electrode from Vy and applying it to the corresponding electrode, crosstalk can be reduced and Rabbit Ear can be reduced without using a high-order function that requires high calculation load and variable accuracy. The operation of the mirror that achieves both suppression can be realized seamlessly and continuously without abruptly changing the mirror direction on the way. As a result, it is possible to reduce crosstalk and suppress Rabbit Ear at a lower cost.

なお、上述した第1,第2の実施の形態では、Add型波長選択スイッチの場合を例に説明したが、図14に示すようなDrop型波長選択スイッチにも適用することができる   In the first and second embodiments described above, the case of an Add type wavelength selective switch has been described as an example, but the present invention can also be applied to a Drop type wavelength selective switch as shown in FIG.

本発明は、例えば、MEMSミラー装置など、2つの軸回りに回動可能な反射部材の回動を制御する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 control the rotation of a reflecting member that can rotate around two axes, such as a MEMS mirror device.

1,2…光スイッチ、10,20…駆動制御部、11…O/E変換器、12…A/D変換部、13…比較器、14…補償量算出部、15…加算器、16…遅延器、17…算出部、18…電極電圧制御部、19…タイマ、21…制御電圧算出部、101,101−1〜101−n…入力側光ファイバ、102,102−1〜102−n…出力側光ファイバ、103…回折格子、104…MEMSミラー装置、105…分波器、106−1〜106−m…フォトダイオード、107…A/D変換器。108…ミラー制御回路、109…合流器、110…カプラ、300…空間光学系スイッチ部、1041…ミラー、1042a〜1042d…電極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Optical switch 10, 20 ... Drive control part, 11 ... O / E converter, 12 ... A / D converter, 13 ... Comparator, 14 ... Compensation amount calculation part, 15 ... Adder, 16 ... Delay unit, 17 ... calculation unit, 18 ... electrode voltage control unit, 19 ... timer, 21 ... control voltage calculation unit, 101, 101-1 to 101-n ... input side optical fiber, 102, 102-1 to 102-n DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Output side optical fiber, 103 ... Diffraction grating, 104 ... MEMS mirror apparatus, 105 ... Demultiplexer, 106-1 to 106-m ... Photodiode, 107 ... A / D converter. DESCRIPTION OF SYMBOLS 108 ... Mirror control circuit, 109 ... Merger, 110 ... Coupler, 300 ... Spatial optical system switch part, 1041 ... Mirror, 1042a-1042d ... Electrode.

Claims (16)

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、
前記光入力部または前記光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、
前記電極に電極電圧を印加し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駆動制御部と、
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
を備えた光スイッチであって、
前記駆動制御部は、
目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出部と、
前記制御電圧から前記ミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出部と、
前記ミラーをx軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vxbias、前記ミラーをy軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vybiasをそれぞれ印加したときの前記ミラーの回動角と電極電圧との関係に基づいて、前記Vxおよび前記Vyから前記電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧制御部と、
前記検出部によって検出された検出結果と前記目標とする光強度との偏差を求める比較部と、
この比較部から出力される偏差に応じた補償量を前記制御電圧に加算して、前記偏差を前記制御電圧に負帰還する補償部と
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;
A mirror supported to be rotatable with respect to an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror A mirror device having
A drive control unit that applies an electrode voltage to the electrode to rotate the mirror about the x axis and the y axis; and
An optical switch comprising: a detection unit that detects light intensity of output light output from the light output unit;
The drive control unit
A control voltage calculation unit for calculating a control voltage corresponding to the target light intensity;
An axis voltage calculation unit for calculating axis voltages Vx and Vy for rotating the mirror about the x axis and the y axis, respectively, from the control voltage;
The rotation angle and electrode voltage of the mirror when the bias voltage Vxbias is applied to the electrode for rotating the mirror about the x-axis and the bias voltage Vybias is applied to the electrode for rotating the mirror about the y-axis, respectively. An electrode voltage applied to each of the electrodes from the Vx and the Vy, and an electrode voltage controller that applies the electrode voltage to the corresponding electrode;
A comparison unit for obtaining a deviation between the detection result detected by the detection unit and the target light intensity;
An optical switch comprising: a compensation unit that adds a compensation amount according to a deviation output from the comparison unit to the control voltage, and negatively feeds back the deviation to the control voltage.
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、
前記光入力部または前記光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、
前記電極に電極電圧を印加し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駆動制御部と、
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
を備えた光スイッチであって、
前記駆動制御部は、
目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出部と、
前記制御電圧から前記ミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出部と、
前記Vxおよび前記Vyから前記電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧制御部と、
前記検出部によって検出された検出結果と前記目標とする光強度との偏差を求める比較部と、
この比較部から出力される偏差に応じた補償量を前記制御電圧に加算して、前記偏差を前記制御電圧に負帰還する補償部と
を備え、
前記電極は、前記ミラーの前記x軸回りの回動を制御する電極a,bと、前記ミラーの前記y軸回りの回動を制御する電極c,dとを備え、
前記電極電圧制御手段では、
前記軸電圧Vxは、前記電極aに印加される電極電圧をVa、前記電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、
前記電圧Vyは、前記電極cに印加される電極電圧をVc、前記電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、
前記軸電圧Vxおよび前記電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、
前記電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、前記軸電圧Vxに印加するバイアス電圧をVxbias、前記軸電圧Vyに印加するバイアス電圧をVybias、前記ミラーの前記x軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vxbiasとの比をηx、前記ミラーの前記y軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vybiasとの比をηyとすると、
Vx≧0のとき、
Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vb=−2ηxVx+Vxbias
Vx<0のとき、
Va=2ηxVx+Vxbias
Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vy≧0のとき、
Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias
Vd=−2ηyVy+Vybias
Vy<0のとき、
Vc=2ηyVy+Vybias
Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybias
で表され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;
A mirror supported to be rotatable with respect to an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror A mirror device having
A drive control unit that applies an electrode voltage to the electrode to rotate the mirror about the x axis and the y axis; and
An optical switch comprising: a detection unit that detects light intensity of output light output from the light output unit;
The drive control unit
A control voltage calculation unit for calculating a control voltage corresponding to the target light intensity;
An axis voltage calculation unit for calculating axis voltages Vx and Vy for rotating the mirror about the x axis and the y axis, respectively, from the control voltage;
An electrode voltage controller for calculating an electrode voltage to be applied to each of the electrodes from the Vx and the Vy, and applying the electrode voltage to the corresponding electrode;
A comparison unit for obtaining a deviation between the detection result detected by the detection unit and the target light intensity;
A compensation unit that adds a compensation amount according to the deviation output from the comparison unit to the control voltage, and negatively feeds back the deviation to the control voltage.
The electrodes include electrodes a and b for controlling the rotation of the mirror about the x-axis and electrodes c and d for controlling the rotation of the mirror about the y-axis,
In the electrode voltage control means,
The axial voltage Vx is expressed as 2 Vx = Va−Vb, where Va is an electrode voltage applied to the electrode a, and Vb is an electrode voltage applied to the electrode b.
The axial voltage Vy is expressed as 2 Vy = Vc−Vd, where Vc is an electrode voltage applied to the electrode c, and Vd is an electrode voltage applied to the electrode d.
The relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is expressed as Vy = A (Vx−Vx 0 ) + Vy 0 where A (≠ 0) is a constant.
The electrode voltages Va, Vb, Vc, and Vd are coordinates (Vx 0 , Vy 0 ) at which the light loss is minimized on the Vx-Vy plane, Vxbias is the bias voltage applied to the axis voltage Vx, and the axis The bias voltage applied to the voltage Vy is Vybias, the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle of the mirror about the x axis and the Vxbias is η x , and the maximum rotation angle of the mirror about the y axis is realized If the ratio of the voltage to be used and Vybias is η y ,
When Vx ≧ 0,
Va = 2 (1-η x ) Vx + Vxbias
Vb = -2η x Vx + Vxbias
When Vx <0,
Va = 2η x Vx + Vxbias
Vb = -2 (1-η x ) Vx + Vxbias
When Vy ≧ 0,
Vc = 2 (1-η y ) Vy + Vybias
Vd = -2η y Vy + Vybias
When Vy <0,
Vc = 2η y Vy + Vybias
Vd = -2 (1- [eta] y ) Vy + Vybias
An optical switch characterized by the following:
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、
前記光入力部または前記光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、
前記電極に電極電圧を印加し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駆動制御部と、
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、
前記検出部により検出された前記出力光を波長毎に分波する分波部と
を備えた光スイッチであって、
前記駆動制御部は、
前記分波部により分波された前記出力光を電気信号に変換する光電変換部と、
前記電気信号をデジタル変換し、前記出力光の光パワーの値を出力するA/D変換部と、
前記出力光の光強度の値と光強度の目標値との偏差を求める比較部と、
この比較部から出力される偏差に比例する補償量を求める補償量算出部と、
前記補償量を制御電圧に負帰還するように加える加算部と、
前記補償量が加えられた前記制御電圧を、任意の制御周期だけ保持しておく遅延部と、
前記補償量が加えられた前記制御電圧から前記ミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出部と、
前記Vxおよび前記Vyから前記電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧制御部と
を備え、
前記電極は、前記ミラーの前記x軸回りの回動を制御する電極a,bと、前記ミラーの前記y軸回りの回動を制御する電極c,dとを備え、
前記電極電圧制御手段では、
前記軸電圧Vxは、前記電極aに印加される電極電圧をVa、前記電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、
前記電圧Vyは、前記電極cに印加される電極電圧をVc、前記電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、
前記軸電圧Vxおよび前記電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、
前記電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、前記軸電圧Vxに加えるバイアス電圧をVxbias、前記軸電圧Vyに加えるバイアス電圧をVybias、前記ミラーの前記x軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vxbiasとの比をηx、前記ミラーの前記y軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vybiasとの比をηyとすると、
Vx≧0のとき、
Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vb=−2ηxVx+Vxbias
Vx<0のとき、
Va=2ηxVx+Vxbias
Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vy≧0のとき、
Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias
Vd=−2ηyVy+Vybias
Vy<0のとき、
Vc=2ηyVy+Vybias
Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybias
で表され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;
A mirror supported to be rotatable with respect to an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror A mirror device having
A drive control unit that applies an electrode voltage to the electrode to rotate the mirror about the x axis and the y axis; and
A detection unit for detecting the light intensity of the output light output from the light output unit;
A demultiplexing unit for demultiplexing the output light detected by the detection unit for each wavelength,
The drive control unit
A photoelectric conversion unit that converts the output light demultiplexed by the demultiplexing unit into an electrical signal;
An A / D converter that digitally converts the electrical signal and outputs a value of the optical power of the output light;
A comparison unit for obtaining a deviation between a value of the light intensity of the output light and a target value of the light intensity;
A compensation amount calculation unit for obtaining a compensation amount proportional to the deviation output from the comparison unit;
An adding unit for adding the compensation amount to the control voltage so as to be negatively fed back;
A delay unit for holding the control voltage to which the compensation amount is added for an arbitrary control period;
An axial voltage calculation unit for calculating axial voltages Vx and Vy for rotating the mirror about the x-axis and the y-axis, respectively, from the control voltage to which the compensation amount is added;
An electrode voltage to be applied to each of the electrodes from the Vx and the Vy, and an electrode voltage control unit to apply the electrode voltage to the corresponding electrode, and
The electrodes include electrodes a and b for controlling the rotation of the mirror about the x-axis and electrodes c and d for controlling the rotation of the mirror about the y-axis,
In the electrode voltage control means,
The axial voltage Vx is expressed as 2 Vx = Va−Vb, where Va is an electrode voltage applied to the electrode a, and Vb is an electrode voltage applied to the electrode b.
The axial voltage Vy is expressed as 2 Vy = Vc−Vd, where Vc is an electrode voltage applied to the electrode c, and Vd is an electrode voltage applied to the electrode d.
The relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is expressed as Vy = A (Vx−Vx 0 ) + Vy 0 where A (≠ 0) is a constant.
The electrode voltages Va, Vb, Vc, and Vd are coordinates (Vx 0 , Vy 0 ) at which the light loss is minimized on the Vx-Vy plane, Vxbias as the bias voltage applied to the axis voltage Vx, and the axis voltage. The bias voltage applied to Vy is Vybias, the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle of the mirror around the x-axis to the Vxbias is η x , and the voltage that realizes the maximum rotation angle of the mirror around the y-axis. And the ratio of Vybias to η y ,
When Vx ≧ 0,
Va = 2 (1-η x ) Vx + Vxbias
Vb = -2η x Vx + Vxbias
When Vx <0,
Va = 2η x Vx + Vxbias
Vb = -2 (1-η x ) Vx + Vxbias
When Vy ≧ 0,
Vc = 2 (1-η y ) Vy + Vybias
Vd = -2η y Vy + Vybias
When Vy <0,
Vc = 2η y Vy + Vybias
Vd = -2 (1- [eta] y ) Vy + Vybias
An optical switch characterized by the following:
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、
前記光入力部または前記光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、
前記電極に電極電圧を印加し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、
目標とする光損失に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出部と、
前記制御電圧から前記ミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出部と、
前記ミラーをx軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vxbias、前記ミラーをy軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vybiasをそれぞれ印加したときの前記ミラーの回動角と電極電圧との関係に基づいて、前記Vxおよび前記Vyから前記電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧制御部と
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;
A mirror supported to be rotatable with respect to an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror A mirror device having
A drive control unit that applies an electrode voltage to the electrode to rotate the mirror about the x-axis and the y-axis, respectively.
The drive control unit
A control voltage calculation unit for calculating a control voltage corresponding to the target optical loss;
An axis voltage calculation unit for calculating axis voltages Vx and Vy for rotating the mirror about the x axis and the y axis, respectively, from the control voltage;
The rotation angle and electrode voltage of the mirror when the bias voltage Vxbias is applied to the electrode for rotating the mirror about the x-axis and the bias voltage Vybias is applied to the electrode for rotating the mirror about the y-axis, respectively. And an electrode voltage control unit for calculating an electrode voltage to be applied to each of the electrodes from the Vx and the Vy, and applying the electrode voltage to the corresponding electrode. .
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、
前記光入力部または前記光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、
前記電極に電極電圧を印加し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、
目標とする光損失に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出部と、
前記制御電圧から前記ミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出部と、
前記Vxおよび前記Vyから前記電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧制御部と
を備え、
前記電極は、前記ミラーの前記x軸回りの回動を制御する電極a,bと、前記ミラーの前記y軸回りの回動を制御する電極c,dとを備え、
前記電極電圧制御手段では、
前記軸電圧Vxは、前記電極aに印加される電極電圧をVa、前記電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、
前記電圧Vyは、前記電極cに印加される電極電圧をVc、前記電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、
前記軸電圧Vxおよび前記電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、
前記電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、前記軸電圧Vxに印加するバイアス電圧をVxbias、前記軸電圧Vyに印加するバイアス電圧をVybias、前記ミラーの前記x軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vxbiasとの比をηx、前記ミラーの前記y軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vybiasとの比をηyとすると、
Vx≧0のとき、
Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vb=−2ηxVx+Vxbias
Vx<0のとき、
Va=2ηxVx+Vxbias
Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vy≧0のとき、
Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias
Vd=−2ηyVy+Vybias
Vy<0のとき、
Vc=2ηyVy+Vybias
Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybias
で表され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;
A mirror supported to be rotatable with respect to an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror A mirror device having
A drive control unit that applies an electrode voltage to the electrode to rotate the mirror about the x-axis and the y-axis, respectively.
The drive control unit
A control voltage calculation unit for calculating a control voltage corresponding to the target optical loss;
An axis voltage calculation unit for calculating axis voltages Vx and Vy for rotating the mirror about the x axis and the y axis, respectively, from the control voltage;
An electrode voltage to be applied to each of the electrodes from the Vx and the Vy, and an electrode voltage control unit to apply the electrode voltage to the corresponding electrode, and
The electrodes include electrodes a and b for controlling the rotation of the mirror about the x-axis and electrodes c and d for controlling the rotation of the mirror about the y-axis,
In the electrode voltage control means,
The axial voltage Vx is expressed as 2 Vx = Va−Vb, where Va is an electrode voltage applied to the electrode a, and Vb is an electrode voltage applied to the electrode b.
The axial voltage Vy is expressed as 2 Vy = Vc−Vd, where Vc is an electrode voltage applied to the electrode c, and Vd is an electrode voltage applied to the electrode d.
The relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is expressed as Vy = A (Vx−Vx 0 ) + Vy 0 where A (≠ 0) is a constant.
The electrode voltages Va, Vb, Vc, and Vd are coordinates (Vx 0 , Vy 0 ) at which the light loss is minimized on the Vx-Vy plane, Vxbias is the bias voltage applied to the axis voltage Vx, and the axis The bias voltage applied to the voltage Vy is Vybias, the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle of the mirror about the x axis and the Vxbias is η x , and the maximum rotation angle of the mirror about the y axis is realized If the ratio of the voltage to be used and Vybias is η y ,
When Vx ≧ 0,
Va = 2 (1-η x ) Vx + Vxbias
Vb = -2η x Vx + Vxbias
When Vx <0,
Va = 2η x Vx + Vxbias
Vb = -2 (1-η x ) Vx + Vxbias
When Vy ≧ 0,
Vc = 2 (1-η y ) Vy + Vybias
Vd = -2η y Vy + Vybias
When Vy <0,
Vc = 2η y Vy + Vybias
Vd = -2 (1- [eta] y ) Vy + Vybias
An optical switch characterized by the following:
請求項2,3,5の何れか1項において、
前記軸電圧Vxおよび前記電圧Vyの関係は、αを1以上の整数とすると、Vy=A(Vx−Vx0α+Vy0で表されることを特徴とする光スイッチ。
In any one of Claims 2, 3, and 5,
The relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is expressed by Vy = A (Vx−Vx 0 ) α + Vy 0 where α is an integer equal to or greater than 1.
請求項4または5に記載の光スイッチにおいて、
光損失と制御電圧との対応を予め記憶した記憶部をさらに備え、
前記制御電圧算出部は、前記目標とする光損失に対応した制御電圧を前記記憶部から取得する
ことを特徴とする光スイッチ。
The optical switch according to claim 4 or 5,
A storage unit that stores in advance the correspondence between the optical loss and the control voltage;
The optical switch, wherein the control voltage calculation unit acquires a control voltage corresponding to the target optical loss from the storage unit.
請求項4または5に記載の光スイッチにおいて、
光損失と制御電圧との対応を近似した当該制御電圧の近似式を予め記憶した記憶部をさらに備え、
前記制御電圧算出部は、前記記憶部に記憶された前記近似式に基づいて前記目標とする光損失に対応した制御電圧を取得する
ことを特徴とする光スイッチ。
The optical switch according to claim 4 or 5,
A storage unit that stores in advance an approximate expression of the control voltage that approximates the correspondence between the optical loss and the control voltage;
The control voltage calculation unit acquires a control voltage corresponding to the target optical loss based on the approximate expression stored in the storage unit.
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、
前記光入力部または前記光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、
前記電極に電極電圧を印加し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駆動制御部と、
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
を備えた光スイッチの制御方法であって、
目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、
前記制御電圧から前記ミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出ステップと、
前記ミラーをx軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vxbias、前記ミラーをy軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vybiasをそれぞれ印加したときの前記ミラーの回動角と電極電圧との関係に基づいて、前記Vxおよび前記Vyから前記電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧制御ステップと、
前記検出部によって検出された検出結果の前記目標とする光強度との偏差を求める比較ステップと、
この比較ステップにより求められた偏差に応じた補償量を前記制御電圧に加算して、前記偏差を前記制御電圧に負帰還する補償ステップと
を有することを特徴とする光スイッチの制御方法。
At least one light input section for inputting input light;
At least one light output unit for outputting output light;
A mirror supported to be rotatable with respect to an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror A mirror device having
A drive control unit that applies an electrode voltage to the electrode to rotate the mirror about the x axis and the y axis; and
A method of controlling an optical switch comprising: a detection unit that detects the light intensity of output light output from the light output unit;
A control voltage calculating step for calculating a control voltage corresponding to the target light intensity;
An axial voltage calculating step of calculating axial voltages Vx and Vy for rotating the mirror about the x axis and the y axis, respectively, from the control voltage;
The rotation angle and electrode voltage of the mirror when the bias voltage Vxbias is applied to the electrode for rotating the mirror about the x-axis and the bias voltage Vybias is applied to the electrode for rotating the mirror about the y-axis, respectively. An electrode voltage to be applied to each of the electrodes from the Vx and the Vy, and an electrode voltage control step of applying the electrode voltage to the corresponding electrode;
A comparison step for obtaining a deviation of the detection result detected by the detection unit from the target light intensity;
And a compensation step of adding a compensation amount according to the deviation obtained in the comparison step to the control voltage and negatively feeding back the deviation to the control voltage.
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、
前記光入力部または前記光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、
前記電極に電極電圧を印加し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駆動制御部と、
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
を備えた光スイッチの制御方法であって、
目標とする光強度に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、
前記制御電圧から前記ミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出ステップと、
前記Vxおよび前記Vyから前記電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧制御ステップと、
前記検出部によって検出された検出結果と前記目標とする光強度との偏差を求める比較ステップと、
この比較ステップにより求められた偏差に応じた補償量を前記制御電圧に加算して、前記偏差を前記制御電圧に負帰還する補償ステップと
を有し、
前記電極は、前記ミラーの前記x軸回りの回動を制御する電極a,bと、前記ミラーの前記y軸回りの回動を制御する電極c,dとから構成され、
前記軸電圧Vxは、前記電極aに印加される電極電圧をVa、前記電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、
前記電圧Vyは、前記電極cに印加される電極電圧をVc、前記電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、
前記軸電圧Vxおよび前記電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、
前記電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、前記軸電圧Vxに印加するバイアス電圧をVxbias、前記軸電圧Vyに印加するバイアス電圧をVybias、前記ミラーの前記x軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vxbiasとの比をηx、前記ミラーの前記y軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vybiasとの比をηyとすると、
Vx≧0のとき、
Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vb=−2ηxVx+Vxbias
Vx<0のとき、
Va=2ηxVx+Vxbias
Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vy≧0のとき、
Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias
Vd=−2ηyVy+Vybias
Vy<0のとき、
Vc=2ηyVy+Vybias
Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybias
で表されることを特徴とする光スイッチの制御方法。
At least one light input section for inputting input light;
At least one light output unit for outputting output light;
A mirror supported to be rotatable with respect to an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror A mirror device having
A drive control unit that applies an electrode voltage to the electrode to rotate the mirror about the x axis and the y axis; and
A method of controlling an optical switch comprising: a detection unit that detects the light intensity of output light output from the light output unit;
A control voltage calculating step for calculating a control voltage corresponding to the target light intensity;
An axial voltage calculating step of calculating axial voltages Vx and Vy for rotating the mirror about the x axis and the y axis, respectively, from the control voltage;
An electrode voltage control step of calculating an electrode voltage to be applied to each of the electrodes from the Vx and the Vy, and applying this electrode voltage to the corresponding electrode;
A comparison step for obtaining a deviation between the detection result detected by the detection unit and the target light intensity;
A compensation step of adding a compensation amount according to the deviation obtained by the comparison step to the control voltage, and negatively feeding back the deviation to the control voltage,
The electrodes are composed of electrodes a and b for controlling the rotation of the mirror about the x-axis and electrodes c and d for controlling the rotation of the mirror about the y-axis,
The axial voltage Vx is expressed as 2 Vx = Va−Vb, where Va is an electrode voltage applied to the electrode a, and Vb is an electrode voltage applied to the electrode b.
The axial voltage Vy is expressed as 2 Vy = Vc−Vd, where Vc is an electrode voltage applied to the electrode c, and Vd is an electrode voltage applied to the electrode d.
The relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is expressed as Vy = A (Vx−Vx 0 ) + Vy 0 where A (≠ 0) is a constant.
The electrode voltages Va, Vb, Vc, and Vd are coordinates (Vx 0 , Vy 0 ) at which the light loss is minimized on the Vx-Vy plane, Vxbias is the bias voltage applied to the axis voltage Vx, and the axis The bias voltage applied to the voltage Vy is Vybias, the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle of the mirror about the x axis and the Vxbias is η x , and the maximum rotation angle of the mirror about the y axis is realized If the ratio of the voltage to be used and Vybias is η y ,
When Vx ≧ 0,
Va = 2 (1-η x ) Vx + Vxbias
Vb = -2η x Vx + Vxbias
When Vx <0,
Va = 2η x Vx + Vxbias
Vb = -2 (1-η x ) Vx + Vxbias
When Vy ≧ 0,
Vc = 2 (1-η y ) Vy + Vybias
Vd = -2η y Vy + Vybias
When Vy <0,
Vc = 2η y Vy + Vybias
Vd = -2 (1- [eta] y ) Vy + Vybias
An optical switch control method characterized by the following:
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、
前記光入力部または前記光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、
前記電極に電極電圧を印加し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駆動制御部と、
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、
前記検出部により検出された前記出力光を波長毎に分波する分波部と
を備えた光スイッチの制御方法であって、
前記分波部により分波された前記出力光を電気信号に変換する光電変換ステップと、
前記電気信号をデジタル変換し、前記出力光の光パワーの値を出力するA/D変換ステップと、
前記出力光の光強度の値と光強度の目標値との偏差を求める比較ステップと、
この比較部から出力される偏差に比例する補償量を求める補償量算出ステップと、
前記補償量を制御電圧に負帰還するように加える加算ステップと、
前記補償量が加えられた前記制御電圧を、任意の制御周期だけ保持しておく遅延ステップと、
前記補償量が加えられた前記制御電圧から前記ミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出ステップと、
前記Vxおよび前記Vyから前記電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧制御ステップと
を有し、
前記電極は、前記ミラーの前記x軸回りの回動を制御する電極a,bと、前記ミラーの前記y軸回りの回動を制御する電極c,dとから構成され、
前記軸電圧Vxは、前記電極aに印加される電極電圧をVa、前記電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、
前記電圧Vyは、前記電極cに印加される電極電圧をVc、前記電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、
前記軸電圧Vxおよび前記電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、
前記電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、前記軸電圧Vxに印加するバイアス電圧をVxbias、前記軸電圧Vyに印加するバイアス電圧をVybias、前記ミラーの前記x軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vxbiasとの比をηx、前記ミラーの前記y軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vybiasとの比をηyとすると、
Vx≧0のとき、
Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vb=−2ηxVx+Vxbias
Vy<0のとき、
Va=2ηxVx+Vxbias
Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vy≧0のとき、
Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias
Vd=−2ηyVy+Vybias
Vy<0のとき、
Vc=2ηyVy+Vybias
Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybias
で表されることを特徴とする光スイッチの制御方法。
At least one light input section for inputting input light;
At least one light output unit for outputting output light;
A mirror supported to be rotatable with respect to an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror A mirror device having
A drive control unit that applies an electrode voltage to the electrode to rotate the mirror about the x axis and the y axis; and
A detection unit for detecting the light intensity of the output light output from the light output unit;
And a demultiplexing unit that demultiplexes the output light detected by the detection unit for each wavelength.
A photoelectric conversion step of converting the output light demultiplexed by the demultiplexing unit into an electrical signal;
An A / D conversion step of digitally converting the electrical signal and outputting a value of optical power of the output light;
A comparison step for obtaining a deviation between a light intensity value of the output light and a target value of the light intensity;
A compensation amount calculating step for obtaining a compensation amount proportional to the deviation output from the comparison unit;
An adding step of adding the compensation amount to the control voltage so as to be negatively fed back;
A delay step of holding the control voltage to which the compensation amount is added for an arbitrary control period;
An axial voltage calculating step of calculating axial voltages Vx and Vy for rotating the mirror about the x-axis and the y-axis, respectively, from the control voltage to which the compensation amount is added;
Calculating an electrode voltage to be applied to each of the electrodes from the Vx and the Vy, and an electrode voltage control step of applying the electrode voltage to the corresponding electrode,
The electrodes are composed of electrodes a and b for controlling the rotation of the mirror about the x-axis and electrodes c and d for controlling the rotation of the mirror about the y-axis,
The axial voltage Vx is expressed as 2 Vx = Va−Vb, where Va is an electrode voltage applied to the electrode a, and Vb is an electrode voltage applied to the electrode b.
The axial voltage Vy is expressed as 2 Vy = Vc−Vd, where Vc is an electrode voltage applied to the electrode c, and Vd is an electrode voltage applied to the electrode d.
The relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is expressed as Vy = A (Vx−Vx 0 ) + Vy 0 where A (≠ 0) is a constant.
The electrode voltages Va, Vb, Vc, and Vd are coordinates (Vx 0 , Vy 0 ) at which the light loss is minimized on the Vx-Vy plane, Vxbias is the bias voltage applied to the axis voltage Vx, and the axis The bias voltage applied to the voltage Vy is Vybias, the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle of the mirror about the x axis and the Vxbias is η x , and the maximum rotation angle of the mirror about the y axis is realized If the ratio of the voltage to be used and Vybias is η y ,
When Vx ≧ 0,
Va = 2 (1-η x ) Vx + Vxbias
Vb = -2η x Vx + Vxbias
When Vy <0,
Va = 2η x Vx + Vxbias
Vb = -2 (1-η x ) Vx + Vxbias
When Vy ≧ 0,
Vc = 2 (1-η y ) Vy + Vybias
Vd = -2η y Vy + Vybias
When Vy <0,
Vc = 2η y Vy + Vybias
Vd = -2 (1- [eta] y ) Vy + Vybias
An optical switch control method characterized by the following:
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、
前記光入力部または前記光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、
前記電極に電極電圧を印加し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駆動制御部と
を備えた光スイッチの制御方法であって、
目標とする光損失に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、
前記制御電圧から前記ミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出ステップと、
前記ミラーをx軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vxbias、前記ミラーをy軸回りに回動させるための電極にバイアス電圧Vybiasをそれぞれ印加したときの前記ミラーの回動角と電極電圧との関係に基づいて、前記Vxおよび前記Vyから前記電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧制御ステップと
を有することを特徴とする光スイッチの制御方法。
At least one light input section for inputting input light;
At least one light output unit for outputting output light;
A mirror supported to be rotatable with respect to an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror A mirror device having
A drive control unit that applies an electrode voltage to the electrode to rotate the mirror about the x-axis and the y-axis, respectively.
A control voltage calculating step for calculating a control voltage corresponding to the target optical loss;
An axial voltage calculating step of calculating axial voltages Vx and Vy for rotating the mirror about the x axis and the y axis, respectively, from the control voltage;
The rotation angle and electrode voltage of the mirror when the bias voltage Vxbias is applied to the electrode for rotating the mirror about the x-axis and the bias voltage Vybias is applied to the electrode for rotating the mirror about the y-axis, respectively. And an electrode voltage control step of calculating an electrode voltage to be applied to each of the electrodes from the Vx and the Vy, and applying the electrode voltage to the corresponding electrode. Control method.
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、
前記光入力部または前記光出力部の選択に用いられるx軸およびこのx軸と直交するy軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された複数の電極とを有するミラー装置と、
前記電極に電極電圧を印加し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駆動制御部と
を備えた光スイッチの制御方法であって、
目標とする光損失に対応した制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、
前記制御電圧から前記ミラーをx軸およびy軸回りにそれぞれ回動させる軸電圧VxおよびVyを算出する軸電圧算出ステップと、
前記Vxおよび前記Vyから前記電極それぞれに印加する電極電圧を算出し、この電極電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧制御ステップと
を有し、
前記電極は、前記ミラーの前記x軸回りの回動を制御する電極a,bと、前記ミラーの前記y軸回りの回動を制御する電極c,dとから構成され、
前記軸電圧Vxは、前記電極aに印加される電極電圧をVa、前記電極bに印加される電極電圧をVbとすると、Vx=Va−Vbで表され、
前記電圧Vyは、前記電極cに印加される電極電圧をVc、前記電極dに印加される電極電圧をVdとすると、Vy=Vc−Vdで表され、
前記軸電圧Vxおよび前記電圧Vyの関係は、定数をA(≠0)とすると、Vy=A(Vx−Vx0)+Vy0で表され、
前記電極電圧Va,Vb,Vc,Vdは、Vx−Vy平面上において光損失が最小となるピークの座標を(Vx0、Vy0)、前記軸電圧Vxに印加するバイアス電圧をVxbias、前記軸電圧Vyに印加するバイアス電圧をVybias、前記ミラーの前記x軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vxbiasとの比をηx、前記ミラーの前記y軸回りの最大回動角度を実現する電圧と前記Vybiasとの比をηyとすると、
Vx≧0のとき、
Va=2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vb=−2ηxVx+Vxbias
Vy<0のとき、
Va=2ηxVx+Vxbias
Vb=−2(1−ηx)Vx+Vxbias
Vy≧0のとき、
Vc=2(1−ηy)Vy+Vybias
Vd=−2ηyVy+Vybias
Vy<0のとき、
Vc=2ηyVy+Vybias
Vd=−2(1−ηy)Vy+Vybias
で表されることを特徴とする光スイッチの制御方法。
At least one light input section for inputting input light;
At least one light output unit for outputting output light;
A mirror supported to be rotatable with respect to an x-axis used for selecting the light input unit or the light output unit and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a plurality of electrodes arranged to face the mirror A mirror device having
A drive control unit that applies an electrode voltage to the electrode to rotate the mirror about the x-axis and the y-axis, respectively.
A control voltage calculating step for calculating a control voltage corresponding to the target optical loss;
An axial voltage calculating step of calculating axial voltages Vx and Vy for rotating the mirror about the x axis and the y axis, respectively, from the control voltage;
Calculating an electrode voltage to be applied to each of the electrodes from the Vx and the Vy, and an electrode voltage control step of applying the electrode voltage to the corresponding electrode,
The electrodes are composed of electrodes a and b for controlling the rotation of the mirror about the x-axis and electrodes c and d for controlling the rotation of the mirror about the y-axis,
The axial voltage Vx is expressed as 2 Vx = Va−Vb, where Va is an electrode voltage applied to the electrode a, and Vb is an electrode voltage applied to the electrode b.
The axial voltage Vy is expressed as 2 Vy = Vc−Vd, where Vc is an electrode voltage applied to the electrode c, and Vd is an electrode voltage applied to the electrode d.
The relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is expressed as Vy = A (Vx−Vx 0 ) + Vy 0 where A (≠ 0) is a constant.
The electrode voltages Va, Vb, Vc, and Vd are coordinates (Vx 0 , Vy 0 ) at which the light loss is minimized on the Vx-Vy plane, Vxbias is the bias voltage applied to the axis voltage Vx, and the axis The bias voltage applied to the voltage Vy is Vybias, the ratio of the voltage that realizes the maximum rotation angle of the mirror about the x axis and the Vxbias is η x , and the maximum rotation angle of the mirror about the y axis is realized If the ratio of the voltage to be used and Vybias is η y ,
When Vx ≧ 0,
Va = 2 (1-η x ) Vx + Vxbias
Vb = -2η x Vx + Vxbias
When Vy <0,
Va = 2η x Vx + Vxbias
Vb = -2 (1-η x ) Vx + Vxbias
When Vy ≧ 0,
Vc = 2 (1-η y ) Vy + Vybias
Vd = -2η y Vy + Vybias
When Vy <0,
Vc = 2η y Vy + Vybias
Vd = -2 (1- [eta] y ) Vy + Vybias
An optical switch control method characterized by the following:
請求項10,11,13の何れか1項に記載された光スイッチの制御方法において、
前記軸電圧Vxおよび前記電圧Vyの関係は、αを1以上の整数とすると、Vy=A(Vx−Vx0α+Vy0で表されることを特徴とする光スイッチの制御方法。
In the control method of the optical switch according to any one of claims 10, 11, and 13,
The relationship between the shaft voltage Vx and the shaft voltage Vy is expressed as Vy = A (Vx−Vx 0 ) α + Vy 0, where α is an integer equal to or greater than 1.
請求項12または13に記載された光スイッチの制御方法において、
前記制御電圧算出ステップは、予め記憶しておいた光損失と制御電圧との対応に基づいて、前記目標とする光損失に対応した制御電圧を取得する
ことを特徴とする光スイッチの制御方法。
In the control method of the optical switch according to claim 12 or 13,
The control voltage calculation step includes acquiring a control voltage corresponding to the target optical loss based on the correspondence between the optical loss and the control voltage stored in advance.
請求項12または13に記載された光スイッチの制御方法において、
前記制御電圧算出ステップは、予め記憶しておいた光損失と制御電圧との対応を近似した当該制御電圧の近似式に基づいて、前記目標とする光強度に対応した制御電圧を取得する
ことを特徴とする光スイッチの制御方法。
In the control method of the optical switch according to claim 12 or 13,
The control voltage calculating step obtains a control voltage corresponding to the target light intensity based on an approximate expression of the control voltage approximating the correspondence between the optical loss and the control voltage stored in advance. A method for controlling an optical switch.
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