JPWO2004051359A1

JPWO2004051359A1 - Optical signal switching device, optical switch control device and control method

Info

Publication number: JPWO2004051359A1
Application number: JP2004556796A
Authority: JP
Inventors: 淳夫石塚
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2006-04-06
Also published as: WO2004051359A1

Abstract

所定の入力ポートから入力された光信号を任意の方向に偏向しうる入力光偏向手段（２−１）と、該入力光偏向手段（２−１）からの光信号を任意の方向に偏向して所定の出力ポートへ結合する出力光偏向手段（２−２）とを有する光スイッチ（２）を制御する際、該出力ポートへの光信号の光結合効率をモニタ手段４でモニタし、制御手段（５，６，７）が、その光結合効率が最大となるように、該入力光偏向手段（２−１）の偏向状態と該出力光偏向手段（２−２）の偏向状態とを並行して制御する。これにより、光スイッチ（２）の最適制御量が温度ドリフトや経時ドリフトでずれた場合でも、最適制御量の探索時間を大幅に短縮して、光パスの高速切替を実現できる。An input light deflecting means (2-1) capable of deflecting an optical signal input from a predetermined input port in an arbitrary direction, and an optical signal from the input light deflecting means (2-1) is deflected in an arbitrary direction. When the optical switch (2) having the output light deflecting means (2-2) coupled to the predetermined output port is controlled, the optical coupling efficiency of the optical signal to the output port is monitored by the monitor means 4 and controlled. The means (5, 6, 7) determines the deflection state of the input light deflection means (2-1) and the deflection state of the output light deflection means (2-2) so that the optical coupling efficiency is maximized. Control in parallel. As a result, even when the optimal control amount of the optical switch (2) is shifted due to temperature drift or aging drift, the search time for the optimal control amount can be greatly shortened, and high-speed switching of the optical path can be realized.

Description

本発明は、高速・大容量の波長分割多重（ＷＤＭ：ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システムにおける光クロスコネクト装置や光アド／ドロップ装置、波長ルータ装置等で用いられる光スイッチの制御装置及び制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a control method for an optical switch used in an optical cross-connect device, an optical add / drop device, a wavelength router device, and the like in a high-speed and large-capacity wavelength division multiplexing (WDM) system.

大容量光通信網を構築する有力な手段としてＷＤＭ方式があるが、近年のインターネットの爆発的な普及とともに、そのトラフィックが爆発的に増加している。基幹光ネットワークにおける光クロスコネクト（ＯＸＣ：ＯｐｔｉｃａｌＣｒｏｓｓ−Ｃｏｎｎｅｃｔ）システムは、光ファイバに障害が発生した場合、即時に予備の光ファイバや別ルートの光ファイバに自動的に迂回してシステムを高速に復旧させることができる他、波長単位での光パスの編集、波長変換可能な特徴を有する。
図５にＯＸＣシステムの一例を模式的に示す。この図５に示すＯＸＣシステムは、複数の光ノード（光信号交換装置）１００がメッシュ状に接続されて構成されており、各光ノード１００は、それぞれ、例えば、プリアンプ１０１，デマルチプレクサ（光分波器）１０２，光スイッチ１０３，マルチプレクサ（光合波器）１０４及びポストアンプ（ＥＤＦＡ：ＥｒｂｉｕｍＤｏｐｅｄＦｉｂｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）１０５等をそなえて構成されている。
ここで、プリアンプ１０１は、入力光伝送路から入力されるＷＤＭ信号を所定のレベルにまで波長一括増幅するものであり、デマルチプレクサ１０２は、このプリアンプ１０１から出力されるＷＤＭ信号を波長（チャンネル）ごとの光信号に分離するものである。なお、これらのプリアンプ１０１及びデマルチプレクサ１０２は、それぞれ、光ノード１００が収容する入力光伝送路ごとに設けられている。
また、光スイッチ１０３は、上記の各デマルチプレクサ１０２から出力される波長ごとの光信号を所定の入力ポートから受けて、任意の出力ポートへ出力することにより、入力光信号の波長単位のクロスコネクトを行なうものである。
さらにマルチプレクサ１０４は、この光スイッチ１０３から出力される、異なる波長の光信号を波長多重してＷＤＭ信号を出力するものであり、ポストアンプ１０５は、マルチプレクサ１０４からのＷＤＭ信号を次光ノードへの伝送にそなえて所定のレベルにまで波長一括増幅するものである。なお、これらのマルチプレクサ１０４及びポストアンプ１０５も、それぞれ、出力光伝送路ごとに設けられている。
このような構成により、光ノード１００では、それぞれ、或る入力伝送路から受信されたＷＤＭ信号が対応するデマルチプレクサ１０２にて波長ごとの光信号（以下、チャンネル信号ともいう）に分離されたのち、光スイッチ１０３にて波長単位のクロスコネクトが行なわれる。したがって、光スイッチ１０３の任意の入力ポートに入力されたチャンネル信号を任意の出力ポート、つまり、任意の出力光伝送路へ出力させることができる。
ＯＸＣシステムとしては、他に、例えば図６に模式的に示すような、光アド／ドロップ（ＯＡＤＭ：ＯｐｔｉｃａｌＡｄｄ／ＤｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）リングシステムが知られている。このリングシステムは、基幹ネットワークの下位に位置する県内・都市網でよく用いられ、１波長ごとの光信号を電気信号に変換することなく、そのまま任意に出し入れ（アド・ドロップ）することが可能である。
なお、この図６に示すリングシステムを構成する光ノード１００は、図５により上述した光ノード１００と同様の機能を用いて実現でき、この場合も、例えば、プリアンプ１０１，デマルチプレクサ（光分波器）１０２，光スイッチ１０３，マルチプレクサ（光合波器）１０４及びポストアンプ（ＥＤＦＡ）１０５等がそなえられる。
そして、この場合は、光スイッチ１０３での波長単位のクロスコネクトにより、ＳＯＮＥＴ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＯｐｔｉｃａｌＮＥＴｗｏｒｋ）伝送装置２００や下位（トリビュータリ側）に位置するルータ３００からの光信号を、リングシステム上を伝送するＷＤＭ信号の空き波長にアドしたり、逆に、リングシステム上を伝送するＷＤＭ信号から任意の波長の光信号をＳＯＮＥＴ伝送装置２００やルータ３００にドロップしたりすることが可能になる。
したがって、或る地点でトラフィックが増加した場合に、波長の割り当てをダイナミックに変更することによって帯域を自動的に拡張して転送可能容量を増やすなど、ユーザの利用状況に合わせてネットワーク構成を自動的に変更することが可能である。
ただし、既存の光スイッチ１０３は、光信号を一旦電気信号に変換して信号の伝達先を切り替え、その後、再び光信号に変換するタイプのものが主流である。しかし、データ転送速度が１０Ｇｂ／ｓ（ギガビット毎秒）を超え、また、チャンネル数も増加してくると、光電気変換が前提ではデータ転送速度及び装置規模の縮小化に対応できないので、光信号の速度（ビットレート）に依存しないＯＸＣ／ＯＡＤＭ装置を構成することが望まれている。
現在は、入力ポート数が３２、出力ポート数が３２（３２×３２チャンネル）の光スイッチモジュールが実現されており、このような光スイッチモジュールを多段接続して非閉塞（ノンブロッキング）のスイッチ網（光スイッチ１０３）を構築した例もある。
具体例として、光学的スイッチング素子として可動式のマイクロミラーを用いたものがある。即ち、静電力や電磁力によりマイクロミラーの向きを制御して、光信号の伝播する方向を切り替えるというものである。なお、上記マイクロミラーは、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）技術を用いて形成される。そして、光スイッチモジュールは、多数のマイクロミラーを２次元（Ｘ方向及びＹ方向）に配列して構成される。
このようなメカニカルなマイクロミラー光スイッチに対し、可動部のない非メカニカルな光スイッチも提案されている。例えば、電気光学効果を利用したスイッチング素子（光偏向素子）として、特開平９−５７９７号公報（以下、特許文献１という）等で開示されているものがある。図７Ａは本特許文献１による光偏向素子を示す模式的平面図、図７Ｂは図７ＡにおけるＡ矢視図である。
これらの図７Ａ及び図７Ｂに示すように、特許文献１の光偏向素子は、導電性又は半導電性の単結晶基板４０１の上に電気光学効果を有する光導波路４０２が形成され、更にその上に上部電極４０３が形成されている。
また、上部電極（プリズム電極）４０３は、入射光の光軸に対し直交する辺（以下、底辺という）４０３ａと斜めに交差する辺（以下、斜辺という）４０３ｂとを有するくさび（テーパ）形状（直角三角形状）に形成されている。
このように構成された光偏向素子において、光は図７Ａに示すように、上部電極１２の底辺４０３ａ側から光導波路４０２に入射し、上部電極４０３の斜辺４０３ｂ側から出射する。ここで、基板４０１を下部電極とし、上部電極４０３との間に電圧を印加すると、光導波路４０２のうち上部電極４０３の下方部分の屈折率が変化し、周囲との間に屈折率の差が生じる。このため、光導波路４０２を伝播する光は、屈折率が変化する部分で屈折して進行方向が変化する。即ち、上部電極４０３と基板４０１との間に印加する電圧を変化させることで、光の出射方向を制御することができる。
そして、例えば、特開２００２−３１８３９８号公報（以下、特許文献２という）に記載されているように、上記プリズム電極４０３を入射側及び出射側にそれぞれ対向して配置して、電気光学効果光スイッチの小型化を図る提案もなされている。
図８はかかる特許文献２により提案されている光スイッチモジュール（以下、公知例２ともいう）の模式的平面図で、この図８に示す光スイッチモジュールは、入射側光導波路部５０１，コリメート部５０２，入射側光偏向素子部５０３，共通光導波路５０４，出射側光偏向素子部５０５，集光部５０６及び出射側光導波路部５０７をそなえて構成されている。なお、これらの入射側光導波路部５０１，コリメート部５０２，入射側光偏向素子部５０３，共通光導波路５０４，出射側光偏向素子部５０５，集光部５０６及び出射側光導波路部５０７は、基板上に一体的に形成されている。
ここで、入射側光導波路部５０１は、複数本の入力ポートとして機能する光導波路（コア）５０１ａと、これらの光導波路５０１ａを被覆して屈折率の差により光を光導波路５０１ａ内に閉じ込めるクラッド層５０１ｂとにより構成されている。出射側光導波路部５０７も、これと同様に、複数本の出力ポートとして機能する光導波路（コア）５０７ａと、これらの光導波路５０７ａを被覆して屈折率の差により光を光導波路５０７ａ内に閉じ込めて伝播するクラッド層５０７ｂとにより構成されている。
なお、入射側光導波路部５０１の光導波路（入力ポート）５０１ａの数と、出射側光導波路部５０７の光導波路（出力ポート）５０７ａの数は同じ（ｎ）である。つまり、この場合は、ｎ×ｎの光スイッチモジュールとなる。ただし、勿論、光導波路５０１ａの数と光導波路５０７ａの数とは異なっていてもよい。
コリメート部５０２は、入射側光導波路部５０１の各光導波路５０１ａから入射される複数の光信号をそれぞれ個別にコリメートするもので、このために、ｎ個のコリメートレンズ５０２ａにより構成されている。各コリメートレンズ１０２ａは、それぞれ光導波路５０１ａの端部から若干離れた位置に配置されている。これにより、光導波路１０１ａから出射された光は放射状に広がるが、コリメートレンズ１０２ａによって平行光となる。
入射側光偏向素子部５０３は、このコリメート部５０２を通過した各光信号の伝播方向を、電気光学効果（ポッケルス効果）を利用してそれぞれ個別に切り替えるためのもので、ｎ個の光偏向素子５０３ａがそれぞれコリメートレンズ５０２ａからその光軸方向に若干離れた位置に配置されている。各光偏向素子５０３ａは、それぞれ、いずれも１つ又は複数のプリズムペアにより構成され、当該プリズムペアは、ＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３））などの電気光学効果を有する材料で形成された光導波路〔スラブ（ｓｌａｂ）型導波路〕４０２上に、くさび形状（例えば、三角形状）に形成され、くさび先端方向が逆となるようにスラブ型導波路４０２の光信号領域上に配置された第１及び第２の前記上部電極４０３（４０３ａ，４０３ｂ）及び第１及び第２の前記下部電極４０１（４０１ａ，４０１ｂ）とにより構成されている。
共通光導波路５０４は、入射側光偏向素子部５０３を通過した光を出射側光偏向素子部５０５へ伝播する。この共通光導波路５０４には複数の光信号が同時に通るが、これらの光信号は共通光導波路５０４内を決められた方向に直進するので、他の光信号と干渉することなく伝達される。なお、図９に入射側の光偏向素子部５０３ａと出射側の光偏向素子部５０５ａとの間の光路（光パス）の一例を模式的に示す。
出射側光偏向素子部５０５は、共通光導波路５０４を通過した各光信号の伝播方向を、電気光学効果を利用してそれぞれ個別に切り替えるもので、入射側光偏向素子部５０３と同様に、ｎ個の光偏向素子５０５ａが設けられている。これらの光偏向素子５０５ａは、それぞれ、光偏向素子５０３ａと同様の構造を有し、共通光導波路５０４を通って光偏向素子５０５ａに到達した光を、光導波路５０７ａに平行な方向に偏向する。
集光部５０６は、ｎ個の集光レンズ５０６ａにより構成されており、これらの集光レンズ５０６ａによって、光偏向素子５０５ａを通過した光が集光されて光導波路５０７ａに導かれるようになっている。
このような光スイッチモジュールによれば、各光偏向素子部５０３及び５０５において、第１の上部電極４０３ａと第１の下部電極４０１ａとの間で光の伝播方向を変更し、第２の上部電極４０３ｂと第２の下部電極４０３ｂとの間で光の伝播方向を更に変更するので、光の伝播方向を大きく変えることができるという利点がある。
また、第１及び第２の上部電極４０３ａ，４０３ｂをそれらのくさび先端が相互に逆方向となるように配置し、第１の上部電極４０３ａに第１の下部電極４０１ａを対向させ、第２の上部電極４０３ｂに第２の下部電極４０１ｂを対向させているので、電極の配置密度が高いという利点もある。なお、その他の本光スイッチモジュールの作用効果については、特許文献２に詳細に記載されているので省略する。
しかしながら、本特許文献２に示されるような構成の光スイッチモジュールにおいては、電気光学定数の温度依存性や経時的なドリフト、光結合系の温度依存性等の変動要因があるため、光スイッチモジュール組立後の調査で、最大光結合効率を得られる最適電圧（電極４０１，４０３に印加する電圧）を初期設定値として求めておいても、様々な変動要因により十分な光結合効率を得ることができないことがある。
例えば、上記特許文献２の光スイッチモジュールにおいて、入射側のコリメート部５０２が光入射方向と垂直方向に５０μｍずれた場合、光結合効率は５ｄＢ低下する。また、温度変動時には、コリメート部５０２と共通光導波路５０４との熱膨張係数の差異により上記光学系のずれが生じることが予想される。さらに、本特許文献２の光スイッチモジュールのように電気光学効果を有する材料により作製された光偏向素子５０３ａ，５０５ａにおいては、印加電圧に対する偏向角の特性が経時的又は温度で変化する可能性がある。
以上のことから、特許文献２の光スイッチモジュールにおいては、光出力パワーをモニタし、光出力パワーが変動しないようにフィードバック制御を行なうことが必要になる。ここで、従来例を説明するため、くさび電極による光ビーム偏向角について考える。電気光学効果を有する厚さｄのスラブ導波路の上下にくさび型電極を対向させ電圧Ｖを印加したとき、１次の電気光学効果（ポッケルス効果）による屈折率変化Δｎは次式（１）で与えられる。

なお、上記の式（１）において、ｒは電界方向の電気光学定数（ポッケルス定数ＴＥモード）、ｎは異常光に対する屈折率を表す。また、図１０Ａに示すように、くさび電極への入射角をθ_ｉｎ、入力端での偏向角をα、出射角をθ_ｏｕｔとしたとき、θ_ｉｎ，θ_ｏｕｔ，αにおいて、全て近軸光線近似が成り立つとすると、θ_ｉｎとθ_ｏｕｔには以下の式（２）に示す関係が成り立つ。

また、プリズムペアの場合（図１０Ｂ）は以下の式（３）で表される。

次に、図８に示した光学系に、ガウシアンビームモデルを適用し、入出力ファイバ間光結合効率を算出する。図１１に示すように、光学参照面７００を入出力の中間点とし、横方向をｚ軸、縦方向をｘ軸、紙面垂直方向をｙ軸と定義し、偏向角は近軸光線近似が成り立つ程度に小さいものとする。また、入出力は参照面７００に対し対称であり、入力光と出力光のスポットサイズ及び参照面７００からビームウェストまでの距離は等しいものとする。このとき、ガウシアンビームの光結合効率ηは次式（４），（５）で表される。

ここで、λは波長、ｗはビームウェスト幅、ｚは参照面７００からビームウェストまでの距離をそれぞれ表す。また、Δｘは参照面７００における光軸交差位置ズレ、Δθは同じく光軸交差角度ズレをそれぞれ表す。
入射側プリズムペア５０３ａに印加する電圧をＶｉｎ、出射側プリズムペア５０６ａに印加する電圧をＶｏｕｔとすると、ある入力チャンネルｍからある出力チャンネルｎへの光パスが確立されるとき、理想的にはＶｉｎ＝Ｖｏｕｔとなる。即ち、コリメート部５０２を出射し、入射側プリズムペア５０３ａで偏向したビームは、出射側プリズムペア５０６ａによりコリメート部５０２を出射したビームと平行な角度に偏向され、集光部５０６に入射する。これらＶｉｎ，Ｖｏｕｔの値をパス確立時の初期値（パス情報）とする。このパス情報は、メモリを参照することにより与えられる。
上述のように、温度変化や経時変化等の変動要因により、上記初期値が最適な光結合状態からずれることが考えられるが、光パワーが十分検出（モニタ）できる程度になる。この状態になると、Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔのフィードバック制御が行なえるようになる。光結合効率を最大にする制御（最適結合制御）においては、Ｖｉｎ又はＶｏｕｔは、フィードバック制御により検出される光パワーが最大になるところに微量にその値が調整されることになる。
ここで、Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔの変化に対する光結合効率を計算すると、図１２Ａに示すような分布が得られる。図１２Ｂは図１２Ａに示す光結合効率の分布の等高線マップを示す図である。なお、これらの図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて光結合効率は規格化しており、等高線マップはＶｉｎ軸、Ｖｏｕｔ軸に対して、傾いた楕円の分布となる。
このような光結合効率の分布をもつ制御系に対し、従来の制御方式では、Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔを交互に微調整することでフィードバック制御を行なっていた。つまり、従来の制御方式は、上記等高線マップのＶｉｎ軸、Ｖｏｕｔ軸に沿った制御である。この方式によれば、ピーク点探査方向の誤認識ゾーンが発生することになる。その例を図１３に示す。
まず、図１３中のＸ点からピーク点（Ｐ点）に到達するまでのプロセスを考える。Ｖｉｎ軸と平行にＡ−Ａ′断面に沿ってフィードバック制御を開始して、単位ステップ（ΔＶｉｎ）動作後の光出力パワー（光結合効率）と直前のパワーとを比較し、パワーが増加する方向にＶｉｎを変化させる。数ステップ後にパワーがピークＸ′を超えた時点でＶｉｎ軸に平行な制御は一旦終了し、Ｖｏｕｔ軸に沿った制御に移行する。
同様に、Ｖｏｕｔ軸に平行な制御は、単位ステップΔＶｏｕｔのステップで行なわれ、Ｂ−Ｂ′断面のピーク点Ｙで終了する。かかる動作を繰り返し、ピーク点Ｐを探索する。ピーク点ＰはＶｉｎの（＋）軸，（−）軸及びＶｏｕｔの（＋）軸，（−）軸のどの方向に移動してもパワーが減少する点をピーク点と決定し、探索を完了する。
上述したフィードバック制御アルゴリズムを、図１４を用いて説明すると、まず、入出力チャンネル情報をメモリから読み出して（ステップＡ１）、制御対象のプリズムペア５０３ａ，５０５ａを選択し、選択したプリズムペア５０３ａ，５０５ａに対する印加電圧（Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔ）（初期値）を決定し（ステップＡ２）、決定した電圧をプリズムペア５０３ａ，５０５ａに印加する（ステップＡ３）。
ここで、光出力パワーをモニタし受信レベルを検出（Ａ／Ｄコンバータ出力値検出等）し（ステップＡ４）、光出力パワーが検出できない等の異常が無いかを判定し（ステップＡ５）、異常がある場合（ステップＡ５でＮＯの場合）は、上記ステップＡ１からの処理が再び実行される。つまり、以上の処理は、入出力チャンネル情報に基づいて制御対象のプリズムペア５０３ａ，５０５ａに印加すべき初期電圧を決定するフィードフォワード制御を意味する。
一方、モニタした光出力パワーに異常がない場合（ステップＡ５でＹＥＳの場合）は、次のフィードバック制御に移行する。即ち、まず、入射側プリズムペア５０３ａの印加電圧ＶｉｎをΔＶｉｎだけ増加し（ステップＡ６）、そのときの受信レベル（Ａ／Ｄ値）を検出する（ステップＡ７）。Ａ／Ｄ値が増加すれば（ステップＡ８でＹＥＳの場合）、探査方向として正しい方向と判断し、さらにΔＶｉｎだけ増加する（ステップＡ９）。逆に、Ａ／Ｄ値が減少すれば（ステップＡ８でＮＯの場合）、探査方向を誤ったと判断し、ＶｉｎをΔＶｉｎだけ減少させる（ステップＡ１２）。
その後、Ａ／Ｄ値が減少するまで（ステップＡ１１又はＡ１４でＮＯと判定されるまで）Ｖｉｎの増加を繰り返し（ステップＡ１０又はＡ１４、及び、ステップＡ１１又はＡ１４のＹＥＳルート）、Ａ／Ｄ値が減少した時点でこのＶｉｎ軸に沿った制御を停止し、Ｖｏｕｔ軸の制御（出射側プリズムペア５０５ａの印加電圧制御）に移行する（ステップＡ１５）。
Ｖｏｕｔ軸方向の制御も上述したＶｉｎ軸方向の制御と同様に行ない（ステップＡ１６〜Ａ２４）、再度、Ｖｉｎ軸方向の制御に移行する（ステップＡ２５）。以上のループを所定回数（Ｎ回）繰り返す（ステップＡ２６のＮＯルート）ことによりピーク点探査は完了する（ステップＡ２６のＹＥＳルート）。
しかしながら、このような制御方法では、最短制御のコースは図１３中の符号６０２で示す経路であるにもかかわらず、出発点Ｘが誤認識ゾーン６００中にある場合には、探査開始方向が最短コース６０２と正反対になる（経路６０１参照）。したがって、ピーク点Ｐに収束するまでに大きく迂回することになり、フィードバック制御に非常に時間がかかり、光スイッチモジュールでの光パス切替が大幅に遅延してしまう。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、光信号交換装置で用いられる光スイッチの切替制御に要する時間を短縮化して光スイッチの切替制御を高速化することを目的とする。There is a WDM system as an influential means for constructing a large-capacity optical communication network, but the traffic has increased explosively with the recent explosive spread of the Internet. The optical cross-connect (OXC) system in the backbone optical network automatically bypasses the spare optical fiber or the optical fiber of another route immediately when a failure occurs in the optical fiber, thereby speeding up the system. In addition to being able to recover, it has the characteristics that it can edit the optical path and convert the wavelength in wavelength units.
FIG. 5 schematically shows an example of the OXC system. The OXC system shown in FIG. 5 includes a plurality of optical nodes (optical signal switching devices) 100 connected in a mesh shape. Each optical node 100 includes, for example, a preamplifier 101 and a demultiplexer (optical demultiplexer). 1, an optical switch 103, a multiplexer (optical multiplexer) 104, a post-amplifier (EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier) 105, and the like.
Here, the preamplifier 101 amplifies the wavelength of the WDM signal input from the input optical transmission line to a predetermined level, and the demultiplexer 102 converts the WDM signal output from the preamplifier 101 to a wavelength (channel). Is separated into optical signals. The preamplifier 101 and the demultiplexer 102 are provided for each input optical transmission line accommodated in the optical node 100.
The optical switch 103 receives an optical signal for each wavelength output from each demultiplexer 102 from a predetermined input port, and outputs the optical signal to an arbitrary output port, thereby cross-connecting the input optical signal in units of wavelengths. Is to do.
Further, the multiplexer 104 wavelength-multiplexes optical signals of different wavelengths output from the optical switch 103 and outputs a WDM signal. The postamplifier 105 outputs the WDM signal from the multiplexer 104 to the next optical node. In preparation for transmission, the wavelength is amplified to a predetermined level. Note that the multiplexer 104 and the post amplifier 105 are also provided for each output optical transmission line.
With such a configuration, in the optical node 100, after each WDM signal received from a certain input transmission path is separated into optical signals (hereinafter also referred to as channel signals) for each wavelength by the corresponding demultiplexer 102. Then, the optical switch 103 performs cross connection in units of wavelengths. Therefore, a channel signal input to an arbitrary input port of the optical switch 103 can be output to an arbitrary output port, that is, an arbitrary output optical transmission line.
As another OXC system, for example, an optical add / drop multiplexing (OADM) ring system as schematically shown in FIG. 6 is known. This ring system is often used in prefectural and urban networks, which are located below the backbone network, and can be arbitrarily added or dropped without converting optical signals for each wavelength into electrical signals. is there.
The optical node 100 constituting the ring system shown in FIG. 6 can be realized by using the same function as the optical node 100 described above with reference to FIG. 5. In this case, for example, the preamplifier 101, the demultiplexer (optical demultiplexing) ) 102, an optical switch 103, a multiplexer (optical multiplexer) 104, a post amplifier (EDFA) 105, and the like.
In this case, optical signals from the SONET (Synchronous Optical NETwork) transmission device 200 and the router 300 located at the lower level (tributary side) are transmitted on the ring system by a cross-connect in units of wavelengths in the optical switch 103. It is possible to add to a free wavelength of the WDM signal to be transmitted, or to drop an optical signal of an arbitrary wavelength from the WDM signal transmitted on the ring system to the SONET transmission apparatus 200 or the router 300.
Therefore, when traffic increases at a certain point, the network configuration is automatically adapted to the user's usage status, such as automatically expanding the bandwidth by dynamically changing the wavelength allocation to increase the transferable capacity. It is possible to change to
However, the existing optical switch 103 is mainly of a type that once converts an optical signal into an electrical signal, switches the transmission destination of the signal, and then converts it again into an optical signal. However, if the data transfer rate exceeds 10 Gb / s (gigabits per second) and the number of channels increases, it is impossible to cope with the reduction in data transfer rate and device scale on the premise of photoelectric conversion. It is desired to construct an OXC / OADM device that does not depend on speed (bit rate).
At present, an optical switch module having 32 input ports and 32 output ports (32 × 32 channels) has been realized, and such an optical switch module is connected in multiple stages to form a non-blocking (non-blocking) switch network ( There is also an example in which an optical switch 103) is constructed.
As a specific example, there is one using a movable micromirror as an optical switching element. That is, the direction of the micromirror is controlled by electrostatic force or electromagnetic force to switch the propagation direction of the optical signal. The micromirror is formed using a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technique. The optical switch module is configured by arranging a large number of micromirrors in two dimensions (X direction and Y direction).
In contrast to such a mechanical micromirror optical switch, a non-mechanical optical switch having no movable part has also been proposed. For example, as a switching element (light deflection element) using the electro-optic effect, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-5797 (hereinafter referred to as Patent Document 1) and the like. FIG. 7A is a schematic plan view showing an optical deflecting element according to Patent Document 1, and FIG. 7B is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 7A.
As shown in FIGS. 7A and 7B, in the optical deflecting element of Patent Document 1, an optical waveguide 402 having an electro-optic effect is formed on a conductive or semiconductive single crystal substrate 401, and further thereon. An upper electrode 403 is formed on the substrate.
The upper electrode (prism electrode) 403 has a wedge-shaped (tapered) shape having a side (hereinafter referred to as the base) 403a orthogonal to the optical axis of the incident light and a side (hereinafter referred to as the hypotenuse) 403b that obliquely intersects. A right triangle).
In the light deflector configured as described above, light enters the optical waveguide 402 from the bottom 403a side of the upper electrode 12 and exits from the oblique side 403b side of the upper electrode 403, as shown in FIG. 7A. Here, when a voltage is applied between the substrate 401 as the lower electrode and the upper electrode 403, the refractive index of the lower portion of the upper electrode 403 in the optical waveguide 402 changes, and the difference in refractive index from the surroundings changes. Arise. For this reason, the light propagating through the optical waveguide 402 is refracted at the portion where the refractive index changes and the traveling direction changes. That is, by changing the voltage applied between the upper electrode 403 and the substrate 401, the light emission direction can be controlled.
For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-318398 (hereinafter referred to as Patent Document 2), the prism electrode 403 is disposed so as to face the incident side and the emission side, respectively, and electro-optic effect light is obtained. Proposals have also been made to reduce the size of the switch.
FIG. 8 is a schematic plan view of the optical switch module proposed by Patent Document 2 (hereinafter also referred to as well-known example 2). The optical switch module shown in FIG. 8 includes an incident-side optical waveguide section 501 and a collimating section. Reference numeral 502 denotes an incident side optical deflection element unit 503, a common optical waveguide 504, an emission side optical deflection element unit 505, a condensing unit 506, and an emission side optical waveguide unit 507. The incident side optical waveguide unit 501, the collimating unit 502, the incident side optical deflection element unit 503, the common optical waveguide 504, the emission side optical deflection element unit 505, the condensing unit 506, and the emission side optical waveguide unit 507 are a substrate. It is integrally formed on the top.
Here, the incident-side optical waveguide section 501 includes an optical waveguide (core) 501a that functions as a plurality of input ports, and a cladding that covers these optical waveguides 501a and confines light in the optical waveguide 501a due to a difference in refractive index. Layer 501b. Similarly, the output-side optical waveguide portion 507 covers an optical waveguide (core) 507a functioning as a plurality of output ports, and covers these optical waveguides 507a so that light enters the optical waveguide 507a due to a difference in refractive index. The clad layer 507b is confined and propagated.
The number of optical waveguides (input ports) 501a in the incident side optical waveguide section 501 and the number of optical waveguides (output ports) 507a in the output side optical waveguide section 507 are the same (n). That is, in this case, an n × n optical switch module is obtained. However, of course, the number of optical waveguides 501a and the number of optical waveguides 507a may be different.
The collimating unit 502 individually collimates a plurality of optical signals incident from the respective optical waveguides 501a of the incident side optical waveguide unit 501, and is configured by n collimating lenses 502a for this purpose. Each collimator lens 102a is disposed at a position slightly away from the end of the optical waveguide 501a. Thereby, the light emitted from the optical waveguide 101a spreads radially, but becomes parallel light by the collimating lens 102a.
The incident-side light deflection element unit 503 is for individually switching the propagation direction of each optical signal that has passed through the collimator unit 502 by using an electro-optic effect (Pockels effect). 503a is disposed at a position slightly away from the collimating lens 502a in the optical axis direction. Each of the light deflection elements 503a is composed of one or a plurality of prism pairs, and the prism pairs have an electro-optic effect such as PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O ₃ )). The optical signal region of the slab waveguide 402 is formed in a wedge shape (for example, a triangle shape) on the optical waveguide [slab waveguide] 402 formed of a material so that the wedge tip direction is reversed. The first and second upper electrodes 403 (403a and 403b) and the first and second lower electrodes 401 (401a and 401b) are disposed above.
The common optical waveguide 504 propagates the light that has passed through the incident side light deflection element unit 503 to the emission side light deflection element unit 505. A plurality of optical signals pass through the common optical waveguide 504 at the same time, but these optical signals travel straight through the common optical waveguide 504 in a predetermined direction, so that they are transmitted without interfering with other optical signals. FIG. 9 schematically shows an example of an optical path (light path) between the incident-side light deflection element section 503a and the emission-side light deflection element section 505a.
The exit side optical deflection element unit 505 switches the propagation direction of each optical signal that has passed through the common optical waveguide 504 using the electro-optic effect, and, similarly to the incident side optical deflection element unit 503, n A number of light deflection elements 505a are provided. Each of these light deflection elements 505a has a structure similar to that of the light deflection element 503a, and deflects light that has reached the light deflection element 505a through the common optical waveguide 504 in a direction parallel to the optical waveguide 507a.
The condensing unit 506 includes n condensing lenses 506a, and the light that has passed through the light deflection element 505a is collected by these condensing lenses 506a and guided to the optical waveguide 507a. Yes.
According to such an optical switch module, in each of the optical

deflection element portions

503 and 505, the light propagation direction is changed between the first upper electrode 403a and the first lower electrode 401a, and the second upper electrode Since the light propagation direction is further changed between 403b and the second lower electrode 403b, there is an advantage that the light propagation direction can be greatly changed.
Further, the first and second

upper electrodes

403a and 403b are arranged so that the wedge tips thereof are opposite to each other, the first lower electrode 401a is opposed to the first upper electrode 403a, and the second Since the second lower electrode 401b is opposed to the upper electrode 403b, there is an advantage that the electrode arrangement density is high. Since the other functions and effects of the present optical switch module are described in detail in Patent Document 2, they are omitted.
However, in the optical switch module configured as shown in Patent Document 2, there are fluctuation factors such as temperature dependence of electro-optic constant, drift with time, temperature dependence of the optical coupling system, etc. Even if the optimum voltage (voltage applied to the electrodes 401 and 403) that can obtain the maximum optical coupling efficiency is obtained as an initial set value in the investigation after assembly, sufficient optical coupling efficiency can be obtained due to various fluctuation factors. There are things that cannot be done.
For example, in the optical switch module of Patent Document 2, when the incident-side collimator 502 is shifted by 50 μm in the direction perpendicular to the light incident direction, the optical coupling efficiency is reduced by 5 dB. In addition, when the temperature varies, it is expected that the optical system will shift due to the difference in the thermal expansion coefficient between the collimator 502 and the common optical waveguide 504. Furthermore, in the optical deflection elements 503a and 505a made of a material having an electro-optic effect as in the optical switch module of Patent Document 2, there is a possibility that the characteristic of the deflection angle with respect to the applied voltage changes with time or with temperature. is there.
From the above, in the optical switch module of Patent Document 2, it is necessary to monitor the optical output power and perform feedback control so that the optical output power does not fluctuate. Here, in order to explain the conventional example, the light beam deflection angle by the wedge electrode is considered. When a voltage V is applied with the wedge-shaped electrodes facing the top and bottom of a slab waveguide having a thickness d having an electro-optic effect, the refractive index change Δn due to the first-order electro-optic effect (Pockels effect) is expressed by the following equation (1). Given.

In the above formula (1), r represents an electro-optic constant (Pockels constant TE mode) in the electric field direction, and n represents a refractive index with respect to extraordinary light. Further, as shown in FIG. 10A, when the incident angle to the wedge electrode is θ _in , the deflection angle at the input end is α, and the exit angle is θ _out , all the paraxial rays are _in θ _in , θ _out , α. Assuming that the approximation holds, θ _in and θ _out have the relationship shown in the following equation (2).

In the case of a prism pair (FIG. 10B), it is represented by the following formula (3).

Next, a Gaussian beam model is applied to the optical system shown in FIG. 8 to calculate the optical coupling efficiency between the input and output fibers. As shown in FIG. 11, the optical reference plane 700 is defined as an input / output intermediate point, the horizontal direction is defined as the z axis, the vertical direction is defined as the x axis, and the vertical direction of the paper is defined as the y axis. It should be small. The input / output is symmetric with respect to the reference plane 700, and the spot size of the input light and the output light and the distance from the reference plane 700 to the beam waist are equal. At this time, the optical coupling efficiency η of the Gaussian beam is expressed by the following equations (4) and (5).

Here, λ is the wavelength, w is the beam waist width, and z is the distance from the reference plane 700 to the beam waist. Δx represents an optical axis crossing position shift on the reference surface 700, and Δθ represents an optical axis crossing angle shift.
Assuming that the voltage applied to the incident side prism pair 503a is Vin and the voltage applied to the output side prism pair 506a is Vout, when an optical path from a certain input channel m to a certain output channel n is established, ideally Vin. = Vout. That is, the beam emitted from the collimator unit 502 and deflected by the incident-side prism pair 503a is deflected by the exit-side prism pair 506a to an angle parallel to the beam emitted from the collimator unit 502 and enters the condensing unit 506. These values of Vin and Vout are used as initial values (path information) when a path is established. This path information is given by referring to the memory.
As described above, it is conceivable that the initial value deviates from the optimum optical coupling state due to a variation factor such as a temperature change or a change with time, but the optical power can be sufficiently detected (monitored). In this state, feedback control of Vin and Vout can be performed. In the control that maximizes the optical coupling efficiency (optimal coupling control), the value of Vin or Vout is adjusted to a minute amount where the optical power detected by the feedback control is maximized.
Here, when the optical coupling efficiency with respect to changes in Vin and Vout is calculated, a distribution as shown in FIG. 12A is obtained. 12B is a diagram showing a contour map of the distribution of optical coupling efficiency shown in FIG. 12A. 12A and 12B, the optical coupling efficiency is standardized, and the contour map has a distribution of ellipses inclined with respect to the Vin axis and the Vout axis.
In contrast to the control system having such a distribution of optical coupling efficiency, the conventional control method performs feedback control by finely adjusting Vin and Vout alternately. That is, the conventional control method is control along the Vin axis and the Vout axis of the contour map. According to this method, an erroneous recognition zone in the peak point search direction is generated. An example is shown in FIG.
First, consider the process from the point X in FIG. 13 to the peak point (P point). Feedback control is started along the AA ′ section parallel to the Vin axis, and the optical output power (optical coupling efficiency) after the unit step (ΔVin) operation is compared with the immediately preceding power, and the power increases. Vin is changed. After several steps, when the power exceeds the peak X ′, the control parallel to the Vin axis is temporarily terminated and the control shifts to the control along the Vout axis.
Similarly, the control parallel to the Vout axis is performed at the unit step ΔVout and ends at the peak point Y of the BB ′ cross section. Such an operation is repeated to search for the peak point P. The peak point P is determined as a peak point where the power decreases regardless of the direction of the (+) axis, (−) axis of Vin, (+) axis, or (−) axis of Vout, and the search is completed. To do.
The feedback control algorithm described above will be described with reference to FIG. 14. First, input / output channel information is read from the memory (step A1), the prism pair 503a, 505a to be controlled is selected, and the selected prism pair 503a, 505a is selected. An applied voltage (Vin, Vout) (initial value) is determined (step A2), and the determined voltage is applied to the prism pairs 503a and 505a (step A3).
Here, the optical output power is monitored and the reception level is detected (A / D converter output value detection, etc.) (step A4), and it is determined whether there is any abnormality such as the optical output power not being detected (step A5). If there is any (NO in step A5), the processing from step A1 is executed again. That is, the above processing means feedforward control for determining an initial voltage to be applied to the prism pair 503a and 505a to be controlled based on the input / output channel information.
On the other hand, when there is no abnormality in the monitored optical output power (in the case of YES at step A5), the routine proceeds to the next feedback control. That is, first, the applied voltage Vin of the incident side prism pair 503a is increased by ΔVin (step A6), and the reception level (A / D value) at that time is detected (step A7). If the A / D value increases (YES in step A8), it is determined that the search direction is correct, and further increases by ΔVin (step A9). Conversely, if the A / D value decreases (NO in step A8), it is determined that the search direction is incorrect, and Vin is decreased by ΔVin (step A12).
After that, until the A / D value decreases (until NO is determined in step A11 or A14), Vin is repeatedly increased (step A10 or A14 and YES route in step A11 or A14), and the A / D value is When the voltage decreases, the control along the Vin axis is stopped, and the control shifts to the control of the Vout axis (control of the applied voltage of the emission-side prism pair 505a) (step A15).
The control in the Vout axis direction is also performed in the same manner as the above-described control in the Vin axis direction (steps A16 to A24), and the control shifts again to the control in the Vin axis direction (step A25). By repeating the above loop a predetermined number of times (N times) (NO route of step A26), the peak point search is completed (YES route of step A26).
However, in such a control method, although the course of the shortest control is the route indicated by reference numeral 602 in FIG. 13, when the starting point X is in the misrecognition zone 600, the search start direction is the shortest. This is the opposite of course 602 (see path 601). Therefore, a large detour is required before convergence to the peak point P, so that feedback control takes a very long time, and optical path switching in the optical switch module is significantly delayed.
The present invention has been devised in view of such a problem, and an object of the present invention is to shorten the time required for switching control of an optical switch used in an optical signal switching apparatus and to speed up switching control of the optical switch.

上記の目的を達成するために、本発明の光信号交換装置は、所定の入力ポートから入力された光信号を任意の方向に偏向しうる入力光偏向手段と、該入力光偏向手段からの光信号を任意の方向に偏向して所定の出力ポートへ結合する出力光偏向手段とを有する光スイッチと、該出力ポートへの光信号の光結合効率をモニタするモニタ手段と、該モニタ手段によってモニタされる該光結合効率が最大となるように、該入力光偏向手段の偏向状態と該出力光偏向手段の偏向状態とを並行して制御する制御手段とをそなえたことを特徴としている。
また、本発明の光スイッチの制御装置は、所定の入力ポートから入力された光信号を任意の方向に偏向しうる入力光偏向手段と、該入力光偏向手段からの光信号を任意の方向に偏向して所定の出力ポートへ結合する出力光偏向手段とを有する光スイッチの制御装置であって、該出力ポートへの光信号の光結合効率をモニタするモニタ手段と、該モニタ手段によってモニタされる該光結合効率が最大となるように、該入力光偏向手段の偏向状態と該出力光偏向手段の偏向状態とを並行して制御する制御手段とをそなえたことを特徴としている。
さらに、本発明の光スイッチの制御方法は、所定の入力ポートから入力された光信号を任意の方向に偏向しうる入力光偏向手段と、該入力光偏向手段からの光信号を任意の方向に偏向して所定の出力ポートへ結合する出力光偏向手段とを有する光スイッチの制御方法であって、該出力ポートへの光信号の光結合効率をモニタし、モニタした光結合効率が最大となるように、該入力光偏向手段の偏向状態と該出力光偏向手段の偏向状態とを並行して制御することを特徴としている。In order to achieve the above object, an optical signal switching device according to the present invention includes an input light deflecting unit capable of deflecting an optical signal input from a predetermined input port in an arbitrary direction, and a light from the input light deflecting unit. An optical switch having an output optical deflecting unit that deflects a signal in an arbitrary direction and couples it to a predetermined output port, a monitor unit that monitors an optical coupling efficiency of the optical signal to the output port, and a monitor by the monitor unit And a control means for controlling the deflection state of the input light deflection means and the deflection state of the output light deflection means in parallel so as to maximize the optical coupling efficiency.
The control device for an optical switch according to the present invention includes an input light deflector that can deflect an optical signal input from a predetermined input port in an arbitrary direction, and an optical signal from the input optical deflector in an arbitrary direction. An optical switch control device having an output optical deflecting unit that deflects and couples to a predetermined output port, and monitors the optical coupling efficiency of an optical signal to the output port, and is monitored by the monitor unit And a control means for controlling the deflection state of the input light deflection means and the deflection state of the output light deflection means in parallel so that the optical coupling efficiency is maximized.
Furthermore, the optical switch control method of the present invention includes an input light deflecting unit capable of deflecting an optical signal input from a predetermined input port in an arbitrary direction, and an optical signal from the input optical deflecting unit in an arbitrary direction. A method of controlling an optical switch having an output optical deflecting means that deflects and couples to a predetermined output port, wherein the optical coupling efficiency of an optical signal to the output port is monitored, and the monitored optical coupling efficiency is maximized Thus, the deflection state of the input light deflection means and the deflection state of the output light deflection means are controlled in parallel.

図１は本発明の光ノード（光信号交換装置）の構成を示すブロック図である。
図２は本実施形態に係る光結合効率の等高線マップの一例を示す図である。
図３は本実施形態の光スイッチの制御方法を説明するためのフローチャートである。
図４は本実施形態の光スイッチの制御方法を説明すべく光結合効率の等高線マップを示す図である。
図５は従来のＯＸＣシステムの一例を示すブロック図である。
図６は従来のＯＸＣシステム（光アド／ドロップリングシステム）の一例を示すブロック図である。
図７Ａは従来の光偏向素子を示す模式的平面図である。
図７Ｂは図７ＡのＡ矢視図である。
図８は従来の電気光学効果を利用した光スイッチモジュールの構成を示す平面図である。
図９は従来の光スイッチモジュールにおける光パスを示す図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂはいずれも従来の電気光学効果（ポッケルス効果）による光偏向素子の屈折率変化に伴う光パスの変化を説明するための図である。
図１１はガウシアンビームモデルに基づく入出力ファイバ間光結合効率の算出を説明するための図である。
図１２Ａは図８に示す入出力プリズムペアの印加電圧変化に対する光結合効率の分布の一例を示す図である。
図１２Ｂは図１２Ａに示す等高線マップを示す図である。
図１３は従来の光スイッチの制御方法を説明すべく光結合効率の等高線マップを示す図である。
図１４は従来の光スイッチの制御方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical node (optical signal switching apparatus) according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a contour map of optical coupling efficiency according to the present embodiment.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the control method of the optical switch of the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a contour map of the optical coupling efficiency for explaining the control method of the optical switch of the present embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional OXC system.
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional OXC system (optical add / drop ring system).
FIG. 7A is a schematic plan view showing a conventional optical deflection element.
FIG. 7B is a view on arrow A in FIG. 7A.
FIG. 8 is a plan view showing a configuration of a conventional optical switch module using the electro-optic effect.
FIG. 9 is a diagram showing an optical path in a conventional optical switch module.
FIG. 10A and FIG. 10B are diagrams for explaining the change in the optical path accompanying the change in the refractive index of the optical deflecting element due to the conventional electro-optic effect (Pockels effect).
FIG. 11 is a diagram for explaining the calculation of the optical coupling efficiency between the input and output fibers based on the Gaussian beam model.
12A is a diagram showing an example of the distribution of optical coupling efficiency with respect to the applied voltage change of the input / output prism pair shown in FIG.
12B is a diagram showing the contour map shown in FIG. 12A.
FIG. 13 is a diagram showing a contour map of the optical coupling efficiency for explaining a conventional method of controlling an optical switch.
FIG. 14 is a flowchart for explaining a conventional optical switch control method.

（Ａ）一実施形態の説明
図１は本発明の光ノード（光信号交換装置）の構成を示すブロック図で、この図１に示す光ノード１も、図５又は図６により前述したＯＸＣシステムに適用されるもので、ここでは、例えば、光スイッチ２，光分岐部３，光検出部４，制御部５，駆動部６及びメモリ７等をそなえて構成されている。
ここで、光スイッチ２は、例えば図８により前述したものと同様の電気光学効果を利用した光スイッチモジュールとして構成され、入力側の光偏向素子部（入力光偏向手段）２−１及び出力側の光偏向素子部（出力光偏向手段）２−２をそなえている。これらの光偏向素子部２−１，２−２は、それぞれ、図８により前述した光偏向素子部５０３，５０５と同様の構成を有しており、入力側の光偏向素子部２−１は、所定の入力ポート（光導波路）５０１ａから入力された光信号を任意の方向に偏向し、出力側の光偏向素子部２−２は、入力側の光偏向素子部２−１からの光信号を任意の方向に偏向して所定の出力ポート（光導波路）５０７ａへ結合できるようになっている。
このため、各光偏向素子部２−１，２−２には、例えば、入力波長数（光チャンネル数）ｎに対応する数の光偏向素子（図示省略）が設けられており、この場合も、当該光偏向素子の上部電極及び下部電極に印加する電圧（Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔ）を可変することで、光偏向素子部５０３，５０５間の光パス切替を行なえるようになっている。
光分岐部３は、光スイッチ２（光偏向素子部２−２）から出射される各光信号（チャンネル信号）を個別に分岐して光出力パワーのモニタ光として光検出部４へ出力しうるもので、このために、例えば、チャンネルごとに光分岐カプラ３１が設けられている。
光検出部（モニタ手段）４は、上記の各光分岐カプラ３１から分岐されてくるモニタ光を受光して、その受光量に応じた電気信号に変換することにより、光スイッチ２の光出力パワー（出力ポート５０７ａへの光結合効率）をチャンネルごとに検出（モニタ）しうるものである。なお、この場合も、前記光出力パワー（受信レベル）は、例えば、上記電気信号をＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ値として得られる。
駆動部６は、制御部５からの指示に従って光偏向部２−１，２−２に電圧Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔを印加してそれぞれの偏向状態を個別に制御しうるものであり、メモリ７は、制御部５によるフィードバック制御に必要な情報を保持するもので、例えばＲＡＭ等が用いられる。
制御部５は、上記光検出部４で得られるチャンネルごとの受信レベルに基づいて、当該チャンネルの受信レベルが最大となる（つまり、図８に示す出力ポート５０７ａへの光信号の結合効率が最大となる）よう、駆動部６に各光偏向部２−１，２−２に対する印加電圧Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔの指示を与えて、光偏向部２−１，２−２の偏向状態をフィードバック制御するものである。この制御部５は、例えば、ＣＰＵ等を用いて実現される。
ただし、上記のＶｉｎ，Ｖｏｕｔの初期値の設定は、この場合も、例えば、外部入力される初期情報（入出力チャンネル情報や初期電圧情報），スイッチ情報（光パス切替情報）等に基づいて、フィードフォワード制御により、制御対象のチャンネルを選択して上記初期電圧情報に基づいて印加電圧Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔが決定される。
そして、上記フィードバック制御時においては、本制御部５は、従来のように入力側の光偏向部２−１に対する印加電圧Ｖｉｎの制御と出力側の光偏向部２−２に対する印加電圧Ｖｏｕｔの制御とを時間的にシーケンシャルに実行するのではなく、並行して行なう、より具体的には、Ｖｉｎ及びＶｏｕｔの制御を同時に行なうようになっている。
即ち、本実施形態においては、図１２Ｂや図１３に示した光結合効率の分布を示す電圧Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔの等高線マップ（以下、電圧マップ又は光結合効率分布マップともいう）上での傾斜した楕円（同じ光結合効率となる上記の各光偏向部２−１，２−２に対する各偏向制御量の関係が楕円形状となっていること）に着目し、この楕円の長径と短径に平行な方向に制御軸を変換する。具体的には、例えば図２に示すように、実際の制御において各光偏向部２−１，２−２に印加するフィードバック制御電圧Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔは、Δθ，Δｘの単位ステップ量をそれぞれΔθｕｎｉｔ，Δｘｕｎｉｔと定めると、次式（６），（７）で表される。
Δθ軸方向制御時の印加電圧

Δｘ軸方向制御時の印加電圧

なお、ここでは、α，βをそれぞれ与えているが、実際にはΔθ軸とΔｘ軸は直交しているため、α＝βとして構わない。以下、α＝βとして説明を行なう。また、Δθｕｎｉｔ，Δｘｕｎｉｔには次式（８）の関係を適用する。なお、下記の式（８）においてＡは楕円の長径、Ｂは楕円の短径を表す。

つまり、本実施形態の制御部５は、上記の電圧Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔの等高線マップ情報（制御マップ情報）により表される各光偏向部２−１，２−２に対する各偏向制御軸を、上記式（８）で表される演算により、当該偏向制御軸と異なる、楕円の長径と短径に平行な方向の制御軸（Δｘ軸，Δθ軸）にそれぞれ変換する制御軸変換部５１としての機能をそなえているのである。
これにより、各光偏向部２−１，２−２に対する電圧制御は、従来のようにＶｉｎ軸，Ｖｏｕｔ軸に沿った方向ではなく、図２に示す楕円の長径軸（Δθ軸），短径軸（Δｘ軸）に沿った方向に行なわれることになる。かかる制御により、図１３により前述した光結合効率のピーク点Ｐの探査方向誤認識ゾーン６００を無くして、ピーク点Ｐへの収束時間を従来よりも大幅に短縮することが可能である。
なお、上記の等高線マップ情報は、事前に理論値あるいは実測値によりチャンネル（光偏向部２−１，２−２間の光パス）毎に求められてそれぞれテーブル形式のデータ等としてメモリ７に格納される。また、上記演算式（８）に必要なデータ（α，β，Ａ，Ｂ等）も事前にメモリ７に格納される。ただし、メモリ７には、これらの情報は格納せずに、事前に上記演算式（８）により求められる値をテーブル形式のデータとして格納しておくことも可能である。
つまり、上述した制御部５，駆動部６及びメモリ７から成る部分は、光検出部４によってモニタされる光結合効率が最大となるように、各光偏向部２−１，２−２の偏向状態を並行して制御する制御手段（光スイッチ２の制御装置）としての機能を果たすのである。
以下、上述のごとく構成された本実施形態の制御部５による光スイッチ２の制御方法について、図３に示すフローチャート（ステップＳ１〜Ｓ２４）及び図４に示す電圧マップを参照しながら詳述する。
まず、制御部５は、メモリ７にアクセスして、入出力チャネル情報を参照し（ステップＳ１）、制御対象チャネルを選択し、選択した制御対象チャネルに対するＶｉｎ，Ｖｏｕｔの初期値を決定し（ステップＳ２）、駆動部６に指示を与えて決定した電圧を各光偏向部２−１，２−２の制御対象チャネルに対応するプリズムペア５０３ａ，５０５ａに印加する（ステップＳ３）。
ここで、光出力パワーをモニタし受信レベルを検出（例えば、光検出部４内のＡ／Ｄコンバータ出力値を検出）し（ステップＳ４）、光出力パワーが検出できない等の異常がないかを判定し（ステップＳ５）、異常がある場合（ステップＳ５でＮＯの場合）は、上記ステップＳ１からの処理が再び実行される。
一方、モニタした光出力パワーに異常がない場合（ステップＳ５でＹＥＳの場合）は、次のフィードバック制御に移行する（この際、図４中に示すように探査開始点は点Ｘに位置しているものとする）。即ち、まず、プリズムペア５０３ａ，５０５ａの印加電圧Ｖｉｎ，ＶｏｕｔをΔｘｕｎｉｔに相当する分だけ増加し（ステップＳ６）、そのときの受信レベル（Ａ／Ｄ値）を検出する（ステップＳ７）。このとき、制御部５は、前記の式（３）の通り、ΔＶｉｎとΔＶｏｕｔとを同時に出力することになる。
その結果、受信レベルのＡ／Ｄ値が増加すれば（ステップＳ８でＹＥＳの場合）、探査方向として正しい方向（図４中の点Ｘ→点Ｘ′の方向）と判断し、さらにΔｘｕｎｉｔだけ増加する（ステップＳ９）。逆に、Ａ／Ｄ値が減少すれば（ステップＳ８でＮＯの場合）、探査方向を誤ったと判断し、ΔｘをΔｘｕｎｉｔ〔あるいは、Δｘｕｎｉｔよりも大きい分（例えば、２Δｘｕｎｉｔ）〕だけ減少させる（ステップＳ１２）。
その後、Ａ／Ｄ値が減少するまで（ステップＳ１１又はＳ１４でＮＯと判定されるまで）Δｘｕｎｉｔの増加を繰り返し（ステップＳ１０又はＳ１３、及び、ステップＳ１１又はＳ１４のＹＥＳルート）、Ａ／Ｄ値が減少した時点（図４に示すＡ−Ａ′断面のピーク点Ｘ′に到達した時点）でこのΔｘ軸に沿った制御を停止し、Δθ軸の制御に移行する（ステップＳ１５）。
即ち、まず、ΔθをΔθｕｎｉｔだけ増加させ（ステップＳ１６）、受信レベルを検出する（ステップＳ１７）。この場合も、制御部５は、前記の式（３）の通り、ΔＶｉｎとΔＶｏｕｔとを同時に出力することになる。その結果、受信レベルのＡ／Ｄ値が増加すれば（ステップＳ１８でＹＥＳであれば）、制御部５は、探査方向として正しい方向と判断し、さらに、Δθｕｎｉｔだけ増加させる（ステップＳ１９）。
反対に、受信レベルのＡ／Ｄ値が減少すれば（ステップＳ１８でＮＯであれば）、制御部５は、探査方向を誤ったと判断し、ΔθをΔθｕｎｉｔ〔あるいは、Δθｕｎｉｔよりも大きい分（例えば、２Δθｕｎｉｔ）〕だけ滅少させる（ステップＳ２２）。
その後、制御部５は、受信レベルのＡ／Ｄ値が減少するまで（ステップＳ２１又はＳ２４でＮＯと判定されるまで）、上記のステップＳ１９〜Ｓ２４を繰り返し、Ａ／Ｄ値が減少した時点で、この制御軸（Δθ）についての制御をストップし、ピーク点Ｐの探索が完了する（ステップＳ２１又はＳ２４のＮＯルート）。
以上のように、本実施形態によれば、光信号交換装置１の光スイッチ２を制御して光偏向部２−１，２−２間の光パスを切り替えるに当たって、前記等高線マップの楕円の長径と短径に平行な軸（Δｘ軸，Δθ軸）に制御軸（ΔＶｉｎ，ΔＶｏｕｔ）を変換し、得られた制御軸（Δｘ軸，Δθ軸）に沿って光偏向部２−１，２−２への印加電圧をフィードバック制御することにより、各光偏向部２−１，２−２の偏向状態を並行して（同時に）フィードバック制御するので、光スイッチ２の最適制御電圧値が温度ドリフトや経時ドリフト等でずれた場合でも、光結合効率のピーク点探索時間を大幅に短縮して、高速な光パス切替を実現できる。
（Ｂ）第１変形例の説明
図２に示す光結合効率分布マップの楕円の傾きαは、ビームウェストがちょうど光学参照面７００（図１１参照）と一致したときに４５度となる。即ち、Δθ軸とΔｘ軸はＶｉｎ軸，Ｖｏｕｔ軸に対し４５度傾く。これは、前記の式（４）において、制御量ΔＶｉｎとΔＶｏｕｔの大きさが同じになることを意味する。したがって、次式（９），（１０）に示すように、Δθ軸方向制御時の印加電圧は、

と表すことができ、Δｘ方向制御時の印加電圧は、

と表すことができる。
つまり、この場合、制御部５は、入力側の光偏向部２−１の偏向状態と出力側の光偏向部２−２の偏向状態とを同じ制御量比率（１：１）で並行制御するのである。したがって、Δｘ軸，Δθ軸の単位制御量（単位ステップ幅）Δｘｕｎｉｔ，Δθｕｎｉｔを共通化することができ、制御が簡易になるとともに、メモリ７に必要な容量を削減することも可能である。
（Ｃ）第２変形例の説明
上述した例では、フィードバック制御の制御量、即ち、ステップ幅Δｘｕｎｉｔ，Δθｕｎｉｔを一定としているが、可変するようにしてもよい。例えば、探索位置がピーク点Ｐから遠いときにはフィードバック制御のステップ幅を粗くし、ピーク点Ｐに近づくほどステップ幅を細かくするように重み付けすることで、より高速にフィードバック制御を収束させることができる。
ここで、ピーク点からの遠近を判断する情報としては、例えば、Ａ／Ｄ値の絶対値情報やステップごとのＡ／Ｄ値の変化量情報を用いることができる。即ち、ピーク点ＰでのＡ／Ｄ値が予想されるときは、光検出部４で検出されるＡ／Ｄ値の絶対値情報で場合分けして、それに応じてステップ幅の重み付けを行なう。一方、光結合効率のプロファイル形状が予想されているときは、光検出部４で検出されるＡ／Ｄ値の変化量（変化前後の差分値）情報で場合分けして、それに応じてステップ幅の重み付けを行なう。
（Ｄ）第３変形例の説明
制御部５では、上述した光結合効率の等高線マップを基に楕円近似演算を行ない、近似した楕円より、前記の楕円の長径Ａ，短径Ｂ，傾きα，βを求めることができる。これらの値を各光パスについて求め、メモリ７内に収め、光パス切替時にその情報を参照して使用することができる。
ここで、上記楕円近似演算には、例えば、最小自乗法楕円近似演算を適用することができる。一般に、楕円は以下の式（１１）で表され、最小自乗法楕円近似法では、最低５点の座標データで近似できる。

ここで、

と表され、この２乗和の偏微分が０となるときが誤差最小であるので、

から、各係数を求めることができる。このようにして、制御部５は、求めた楕円の係数から楕円の長径Ａ，短径Ｂおよび傾きα，βを求めることができる。つまり、この場合、制御部５は、光結合効率の電圧マップに楕円近似を実施し、楕円の回転角を求め、この結果に基づき、回転角と制御ステップ幅の演算を行なう機能を有しているのである。なお、かかる演算も、光パスごとに行なわれる。
（Ｅ）その他
本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、本発明を、電気光学効果を利用した光スイッチに適用した場合について説明したが、例えば、ＭＥＭＳによるマイクロミラーを用いたメカニカルな光スイッチに適用しても、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、上述した実施形態では、各光偏向部２−１，２−２に対する印加電圧ΔＶｉｎとΔＶｏｕｔとを同時に印加しているが、厳密な時間的同時性は必要ない。少なくとも、ΔＶｉｎとΔＶｏｕｔの両方を調整した上で光検出部４にて得られるＡ／Ｄ値に基づいてフィードバック制御が行なわれればよい。(A) Description of Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an optical node (optical signal switching apparatus) of the present invention. The optical node 1 shown in FIG. 1 is also the OXC system described above with reference to FIG. Here, for example, an optical switch 2, an optical branching unit 3, a light detecting unit 4, a control unit 5, a driving unit 6, a memory 7, and the like are provided.
Here, the optical switch 2 is configured as an optical switch module using an electro-optic effect similar to that described above with reference to FIG. 8, for example, and includes an input-side optical deflection element section (input optical deflection means) 2-1 and an output side. The light deflection element section (output light deflection means) 2-2 is provided. These optical deflection element units 2-1 and 2-2 have the same configuration as the optical

deflection element units

503 and 505 described above with reference to FIG. The optical signal input from the predetermined input port (optical waveguide) 501a is deflected in an arbitrary direction, and the output-side optical deflection element unit 2-2 outputs the optical signal from the input-side optical deflection element unit 2-1. Can be coupled to a predetermined output port (optical waveguide) 507a by deflecting in a desired direction.
For this reason, each of the optical deflection element units 2-1 and 2-2 is provided with a number of optical deflection elements (not shown) corresponding to the number of input wavelengths (number of optical channels) n. By changing the voltages (Vin, Vout) applied to the upper electrode and the lower electrode of the optical deflection element, the optical path switching between the optical

deflection element portions

503 and 505 can be performed.
The optical branching unit 3 can individually branch each optical signal (channel signal) emitted from the optical switch 2 (optical deflecting element unit 2-2) and output it to the light detecting unit 4 as monitor light of optical output power. For this purpose, for example, an optical branching coupler 31 is provided for each channel.
The light detection unit (monitoring unit) 4 receives the monitor light branched from each of the optical branching couplers 31 and converts it into an electrical signal corresponding to the amount of received light, whereby the optical output power of the optical switch 2 is obtained. (Optical coupling efficiency to the output port 507a) can be detected (monitored) for each channel. Also in this case, the optical output power (reception level) is obtained as an A / D value obtained by A / D converting the electric signal, for example.
The drive unit 6 can individually control the respective deflection states by applying the voltages Vin and Vout to the optical deflection units 2-1 and 2-2 in accordance with instructions from the control unit 5. Information required for feedback control by the unit 5 is held, and for example, a RAM or the like is used.
Based on the reception level for each channel obtained by the light detection unit 4, the control unit 5 maximizes the reception level of the channel (that is, the coupling efficiency of the optical signal to the output port 507a shown in FIG. 8 is maximized). The drive unit 6 is instructed to apply voltages Vin and Vout to the optical deflecting units 2-1 and 2-2, and feedback control is performed on the deflection state of the optical deflecting units 2-1 and 2-2. It is. The control unit 5 is realized using, for example, a CPU.
However, the initial values of Vin and Vout are set based on, for example, externally input initial information (input / output channel information and initial voltage information), switch information (optical path switching information), and the like. By the feedforward control, the channel to be controlled is selected, and the applied voltages Vin and Vout are determined based on the initial voltage information.
At the time of the feedback control, the control unit 5 controls the applied voltage Vin for the input-side optical deflection unit 2-1 and the applied voltage Vout for the output-side optical deflection unit 2-2 as in the prior art. Are not executed sequentially in time but in parallel, more specifically, Vin and Vout are controlled simultaneously.
That is, in the present embodiment, an inclined ellipse on the voltage Vin-Vout contour map (hereinafter also referred to as a voltage map or an optical coupling efficiency distribution map) showing the optical coupling efficiency distribution shown in FIG. 12B or FIG. Focusing on the fact that the relationship between the deflection control amounts with respect to the light deflecting units 2-1 and 2-2 having the same optical coupling efficiency is an elliptical shape, the major axis and the minor axis of the ellipse are parallel to each other. Convert control axis to direction. Specifically, for example, as shown in FIG. 2, feedback control voltages Vin and Vout applied to the optical deflecting units 2-1 and 2-2 in actual control are unit steps of Δθ and Δx, respectively, Δθunit, When Δxunit is defined, it is expressed by the following equations (6) and (7).
Applied voltage during Δθ axis direction control

Applied voltage during Δx axis direction control

Here, α and β are given, respectively. However, since the Δθ axis and the Δx axis are orthogonal to each other, α may be set to β. Hereinafter, description will be made assuming that α = β. Further, the relationship of the following equation (8) is applied to Δθunit and Δxunit. In the following formula (8), A represents the major axis of the ellipse, and B represents the minor axis of the ellipse.

That is, the control unit 5 of the present embodiment uses the above-described equation for each deflection control axis for each of the optical deflection units 2-1 and 2-2 represented by the contour map information (control map information) of the voltage Vin-Vout. A function as the control axis conversion unit 51 for converting into control axes (Δx axis, Δθ axis) in a direction parallel to the major axis and minor axis of the ellipse, which is different from the deflection control axis, by the calculation represented by (8). I have it.
Thereby, the voltage control for each of the light deflecting units 2-1 and 2-2 is not performed in the direction along the Vin axis and the Vout axis as in the conventional case, but the major axis (Δθ axis) and minor axis of the ellipse shown in FIG. It is performed in a direction along the axis (Δx axis). Such control eliminates the exploration direction misrecognition zone 600 for the peak point P of the optical coupling efficiency described above with reference to FIG. 13, and the convergence time to the peak point P can be significantly shortened compared to the conventional case.
The contour map information described above is obtained in advance for each channel (light path between the light deflecting units 2-1 and 2-2) based on theoretical values or actually measured values, and is stored in the memory 7 as data in a table format, respectively. Is done. In addition, data (α, β, A, B, etc.) necessary for the arithmetic expression (8) is also stored in the memory 7 in advance. However, in the memory 7, it is also possible to store values obtained by the above equation (8) as data in a table format without storing these pieces of information.
That is, the above-described portion including the control unit 5, the drive unit 6, and the memory 7 has the deflection of each of the light deflection units 2-1 and 2-2 so that the optical coupling efficiency monitored by the light detection unit 4 is maximized. It functions as a control means (control device of the optical switch 2) for controlling the state in parallel.
Hereinafter, the control method of the optical switch 2 by the control unit 5 of the present embodiment configured as described above will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. 3 (steps S1 to S24) and the voltage map shown in FIG.
First, the control unit 5 accesses the memory 7, refers to input / output channel information (step S1), selects a control target channel, and determines initial values of Vin and Vout for the selected control target channel (step S1). S2) The voltage determined by giving an instruction to the drive unit 6 is applied to the prism pairs 503a and 505a corresponding to the control target channels of the optical deflecting units 2-1 and 2-2 (step S3).
Here, the optical output power is monitored and the reception level is detected (for example, the output value of the A / D converter in the optical detection unit 4 is detected) (step S4), and whether there is any abnormality such as the optical output power cannot be detected. If it is determined (step S5) and there is an abnormality (NO in step S5), the processing from step S1 is executed again.
On the other hand, if there is no abnormality in the monitored optical output power (YES in step S5), the process proceeds to the next feedback control (in this case, the search start point is located at point X as shown in FIG. 4). ) That is, first, the applied voltages Vin and Vout of the prism pairs 503a and 505a are increased by an amount corresponding to Δxunit (step S6), and the reception level (A / D value) at that time is detected (step S7). At this time, the control unit 5 outputs ΔVin and ΔVout at the same time as the above-described equation (3).
As a result, if the A / D value of the reception level increases (in the case of YES at step S8), the search direction is determined to be the correct direction (point X → point X ′ direction in FIG. 4), and further increases by Δxunit. (Step S9). On the contrary, if the A / D value decreases (NO in step S8), it is determined that the search direction is incorrect, and Δx is decreased by Δxunit [or larger than Δxunit (for example, 2Δxunit)] (step). S12).
Thereafter, until the A / D value decreases (until NO is determined in step S11 or S14), Δxunit is repeatedly increased (step S10 or S13 and YES route in step S11 or S14), and the A / D value is At the time of decrease (when the peak point X ′ of the AA ′ cross section shown in FIG. 4 is reached), the control along the Δx axis is stopped, and the control shifts to the Δθ axis (step S15).
That is, first, Δθ is increased by Δθunit (step S16), and the reception level is detected (step S17). Also in this case, the control unit 5 outputs ΔVin and ΔVout at the same time as the above-described equation (3). As a result, if the A / D value of the reception level increases (YES in step S18), the control unit 5 determines that the search direction is correct and further increases it by Δθunit (step S19).
On the other hand, if the A / D value of the reception level decreases (NO in step S18), the control unit 5 determines that the search direction is incorrect and sets Δθ to Δθunit [or larger than Δθunit (for example, 2Δθunit)] (step S22).
Thereafter, the control unit 5 repeats the above steps S19 to S24 until the A / D value of the reception level decreases (until NO is determined in step S21 or S24), and when the A / D value decreases. Then, the control for this control axis (Δθ) is stopped, and the search for the peak point P is completed (NO route of step S21 or S24).
As described above, according to the present embodiment, when the optical switch 2 of the optical signal switching device 1 is controlled to switch the optical path between the optical deflection units 2-1 and 2-2, the major axis of the ellipse of the contour map. The control axes (ΔVin, ΔVout) are converted to axes parallel to the minor axis (Δx axis, Δθ axis), and the light deflection units 2-1 and 2- along the obtained control axes (Δx axis, Δθ axis) 2, feedback control is performed in parallel (simultaneously) on the deflection state of each of the optical deflecting units 2-1 and 2-2, so that the optimum control voltage value of the optical switch 2 is Even in the case of deviation due to drift over time, the peak search time for optical coupling efficiency can be greatly shortened, and high-speed optical path switching can be realized.
(B) Description of First Modification The ellipse inclination α of the optical coupling efficiency distribution map shown in FIG. 2 is 45 degrees when the beam waist exactly coincides with the optical reference plane 700 (see FIG. 11). That is, the Δθ axis and the Δx axis are inclined 45 degrees with respect to the Vin axis and the Vout axis. This means that the magnitudes of the control amounts ΔVin and ΔVout in the equation (4) are the same. Therefore, as shown in the following equations (9) and (10), the applied voltage at the time of Δθ axis direction control is

The applied voltage at the time of Δx direction control is

It can be expressed as.
That is, in this case, the control unit 5 performs parallel control of the deflection state of the input-side optical deflection unit 2-1 and the deflection state of the output-side optical deflection unit 2-2 at the same control amount ratio (1: 1). It is. Therefore, the unit control amounts (unit step widths) Δxunit and Δθunit of the Δx axis and Δθ axis can be made common, the control becomes simple, and the capacity required for the memory 7 can be reduced.
(C) Description of Second Modification In the above-described example, the feedback control amount, that is, the step widths Δxunit and Δθunit are constant, but may be variable. For example, when the search position is far from the peak point P, the feedback control can be converged at a higher speed by making the step width of the feedback control coarser and weighting the step width to be finer as the peak point P is approached.
Here, as information for determining the distance from the peak point, for example, absolute value information of the A / D value and change amount information of the A / D value for each step can be used. That is, when the A / D value at the peak point P is predicted, the absolute value information of the A / D value detected by the light detection unit 4 is divided into cases, and the step width is weighted accordingly. On the other hand, when the profile shape of the optical coupling efficiency is expected, the A / D value change amount (difference value before and after change) information detected by the light detection unit 4 is divided into cases, and the step width is accordingly set. Is weighted.
(D) Description of Third Modification The controller 5 performs an ellipse approximation calculation based on the above-described contour map of the optical coupling efficiency, and from the approximated ellipse, the major axis A, minor axis B, inclination α, β can be obtained. These values are obtained for each optical path, stored in the memory 7, and can be used by referring to the information when switching the optical path.
Here, for example, a least squares elliptic approximation calculation can be applied to the elliptic approximation calculation. In general, an ellipse is expressed by the following equation (11), and can be approximated by coordinate data of at least five points in the least square method ellipse approximation method.

here,

When the partial derivative of the sum of squares is 0, the error is minimum,

Thus, each coefficient can be obtained. In this way, the control unit 5 can determine the ellipse major axis A, minor axis B, and inclinations α and β from the obtained ellipse coefficients. That is, in this case, the control unit 5 has a function of performing ellipse approximation on the voltage map of the optical coupling efficiency, obtaining the rotation angle of the ellipse, and calculating the rotation angle and the control step width based on the result. It is. Such calculation is also performed for each optical path.
(E) Others The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to an optical switch using the electro-optic effect has been described. However, for example, the present invention may be applied to a mechanical optical switch using a micromirror by MEMS. The same effect as the embodiment can be obtained.
In the above-described embodiment, the applied voltages ΔVin and ΔVout for the light deflecting units 2-1 and 2-2 are simultaneously applied, but strict temporal synchrony is not necessary. It is only necessary to perform feedback control based on the A / D value obtained by the light detection unit 4 after adjusting both ΔVin and ΔVout.

以上のように、本発明によれば、光信号交換装置に用いられる光スイッチの入力側及び出力側の各光偏向部による光信号の偏向が並列に行なわれるようにフィードバック制御することで、光スイッチの最適制御量が温度ドリフトや経時ドリフトでずれた場合でも、最適制御量の探索時間を大幅に短縮して、光パスの高速切替を実現できる。したがって、ＷＤＭシステム等の光通信システムの信頼性等の性能向上に大きく寄与し、その有用性は極めて高いものと考えられる。 As described above, according to the present invention, the feedback control is performed so that the optical signals are deflected in parallel by the optical deflecting units on the input side and the output side of the optical switch used in the optical signal switching device. Even when the optimal control amount of the switch deviates due to temperature drift or drift over time, the search time for the optimal control amount can be greatly shortened and high-speed switching of the optical path can be realized. Therefore, it greatly contributes to the performance improvement such as the reliability of an optical communication system such as a WDM system, and its usefulness is considered to be extremely high.

Claims

An input light deflecting means (2-1) capable of deflecting an optical signal input from a predetermined input port in an arbitrary direction, and an optical signal from the input light deflecting means (2-1) is deflected in an arbitrary direction. An optical switch (2) having output light deflecting means (2-2) coupled to a predetermined output port;
Monitoring means (4) for monitoring the optical coupling efficiency of the optical signal to the output port;
The deflection state of the input light deflection means (2-1) and the deflection state of the output light deflection means (2-2) are set so that the optical coupling efficiency monitored by the monitoring means (4) is maximized. An optical signal switching apparatus comprising control means (5, 6, 7) for controlling in parallel.

The control means
A memory (7) for storing control map information representing the relationship between the optical coupling efficiency and each deflection control amount for each light deflection means;
A control axis converter (51) for converting each deflection control axis for each of the light deflection means represented by the control map information into a control axis different from the deflection control axis;
A control unit (5) for controlling in parallel each of the light deflecting means (2-1, 2-2) so that the optical coupling efficiency is maximized along the control axis obtained by the control axis conversion unit (51). The optical signal switching device according to claim 1, wherein the optical signal switching device is configured as follows.

The control axis converter (51)
When the relationship of each deflection control amount with respect to each light deflection means having the same optical coupling efficiency represented by the control map information is an elliptical shape, the deflection control axes are the major axis of the elliptical shape and The optical signal switching device according to claim 2, wherein the optical signal switching device is configured to convert into a minor axis.

The control axis converter (51)
4. The optical signal switching apparatus according to claim 3, wherein information relating to the major axis and the minor axis is obtained by performing an ellipse approximation operation on the control map information.

The control means (5, 6, 7)
The configuration is such that the deflection state of the input light deflection means (2-1) and the deflection state of the output light deflection means (2-2) are controlled in parallel at the same control amount ratio. 5. The optical signal switching apparatus according to any one of ranges 1 to 4.

The control means (5, 6, 7)
The control amount for each of the light deflecting means (2-1, 2-2) is variable in accordance with the absolute value information or change amount information of the optical coupling efficiency monitored by the monitoring means (4). The optical signal switching device according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical signal switching device is a device.

An input light deflecting means (2-1) capable of deflecting an optical signal input from a predetermined input port in an arbitrary direction, and an optical signal from the input light deflecting means (2-1) is deflected in an arbitrary direction. A control device for the optical switch (2) having output light deflecting means (2-2) coupled to a predetermined output port,
Monitoring means (4) for monitoring the optical coupling efficiency of the optical signal to the output port;
The deflection state of the input light deflection means (2-1) and the deflection state of the output light deflection means (2-2) are set so that the optical coupling efficiency monitored by the monitoring means (4) is maximized. A control device for an optical switch, characterized by comprising control means (5, 6, 7) for controlling in parallel.

An input light deflecting means (2-1) capable of deflecting an optical signal input from a predetermined input port in an arbitrary direction, and an optical signal from the input light deflecting means (2-1) is deflected in an arbitrary direction. A control method of the optical switch (2) having output light deflecting means (2-2) coupled to a predetermined output port,
Monitoring the optical coupling efficiency of the optical signal to the output port;
The deflecting state of the input light deflecting means (2-1) and the deflecting state of the output light deflecting means (2-2) are controlled in parallel so that the monitored optical coupling efficiency is maximized. To control the optical switch.