(57)【要約】【課題】クロストークおよびRabbit Earの抑制を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。【解決手段】算出部１７は、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を算出する。電極電圧制御部１８は、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。これにより、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。【選択図】  図１
2010217781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記電極にバイアス電圧を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。
【請求項２】
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）、前記バイアス電圧の、Ｖｘに印加するバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、前記バイアス電圧の、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。
【請求項３】
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）、前記バイアス電圧のＶｘに加えるバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、前記バイアス電圧の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。
【請求項４】
入力光を入力する少なくとも１つの光入力部と、
出力光を出力する少なくとも１つの光出力部と、
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、
前記電極にバイアス電圧を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。
【請求項５】
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）、前記バイアス電圧のＶｘに印加するバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、前記バイアス電圧の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。
【請求項６】
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−Ｖｘ0）α＋Ｖｙ0で表されることを特徴とする光スイッチ。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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、
前記電極にバイアス電圧を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。
【請求項１０】
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）、前記バイアス電圧のＶｘに印加するバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、前記バイアス電圧の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。
【請求項１１】
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）、前記バイアス電圧のＶｘに印加するバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、前記バイアス電圧の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。
【請求項１２】
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、
前記電極にバイアス電圧を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。
【請求項１３】
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）、前記バイアス電圧のＶｘに印加するバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、前記バイアス電圧の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。
【請求項１４】
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−Ｖｘ0）α＋Ｖｙ0で表されることを特徴とする光スイッチの制御方法。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
Ｖｘ＝Ｖａ−Ｖｂ  ・・・（１）
Ｖｙ＝Ｖｃ−Ｖｄ  ・・・（２）
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
Ｖｙ＝Ａ（Ｖｘ−Ｖｘ0）＋Ｖｙ0  ・・・（３）
【００２９】
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。
【００３０】
Ｖｘ＝Ａ・Ｖｔ＋Ｖｘ0  ・・・（４）
Ｖｙ＝Ｂ・Ｖｔ＋Ｖｙ0  ・・・（５）
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
Ｖｙ＝Ａ（Ｖｘ−Ｖｘ0）α＋Ｖｙ0  ・・・（６）
【００３４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２００３−０５７５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
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、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、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。
【００３９】
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）、バイアス電圧の、Ｖｘに印加するバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、バイアス電圧の、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。
【００４０】
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）、バイアス電圧のＶｘに加えるバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、バイアス電圧のＶｙに加えるバイアス電圧を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。
【００４１】
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、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、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。
【００４２】
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）、バイアス電圧のＶｘに印加するバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、バイアス電圧の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。
【００４３】
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−Ｖｘ0）α＋Ｖｙ0で表されるようにしてもよい。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、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、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。
【００４７】
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）、バイアス電圧のＶｘに印加するバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、バイアス電圧の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。
【００４８】
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）、バイアス電圧のＶｘに印加するバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、バイアス電圧の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。
【００４９】
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、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、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。
【００５０】
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）、バイアス電圧のＶｘに印加するバイアス電圧をＶｘｂｉａｓ、バイアス電圧の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。
【００５１】
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−Ｖｘ0）α＋Ｖｙ0で表されるようにしてもよい。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【発明の効果】
【００５４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】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。
【図２】Ｖｘ−Ｖｙ平面上におけるＶｔの軌跡を示す図である。
【図３】（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。
【図４】（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。
【図５】式（７），（８）を適用したときのＶ−θ特性を示す図である。
【図６】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。
【図７】式（１１），（１２）を適用したときのＶｘＶ−θ特性を示す図である。
【図８】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。
【図９】図８のときのθｘ−θｙ特性を示す図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】Ａｄｄ型波長選択スイッチの構成を模式的に示す図である。
【図１４】Ｄｒｏｐ型波長選択スイッチの構成を模式的に示す図である。
【図１５】図７の波長選択スイッチを簡略化した図である。
【図１６】（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。
【図１７】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。
【図１８Ａ】Ｖｘ−Ｖｙ平面上の損失等高線図である。
【図１８Ｂ】図１２ＡにおけるＶｘ方向の透過率を示す図である。
【図１８Ｃ】図１２ＡにおけるＶｙ方向の透過率を示す図である。
【図１９Ａ】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。
【図１９Ｂ】図１３ＡにおけるＶｔの透過率と損失を示す図である。
【図２０Ａ】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。
【図２０Ｂ】図２０ＡにおけるＶｔの透過率と損失を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
［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。
【００５７】
＜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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
＜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。
【００６１】
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）
【００６２】
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。
【００６３】
Ｖａ＝ｆx+（Ｖｘ）＝Ｖｘ＋Ｖｘｂ  ・・・（９）
Ｖｂ＝ｆx-（Ｖｘ）＝−Ｖｘ＋Ｖｘｂ  ・・・（１０）
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
＜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。
【００６７】
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。
【００６８】
ｄＦ＝ε0ｄｘＶ2／２ｇ2  ・・・（１１）
【００６９】
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。
【００７０】
Ｍｓｐ＝Ｉｓｐθ  ・・・（１２）
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
【数１】
2010217781.tif 000003
【００７４】
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。
【００７５】
【数２】
2010217781.tif 000004
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
【数３】
2010217781.tif 000005
【００８０】
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。
【００８１】
【数４】
2010217781.tif 000006
【００８２】
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。
【００８３】
【数５】
2010217781.tif 000007
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
＜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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
Ｖｘ＝Ｖｔｃｏｓφ＋Ｖｘ0  ・・・（２０）
Ｖｙ＝Ｖｔｓｉｎφ＋Ｖｙ0  ・・・（２１）
【００９３】
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。  
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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）
【００９８】
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）
【００９９】
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。
【０１００】
η＝Ｖｂｉａｓ／Ｖｍ  ・・・（３０）
ηx＝Ｖｘｂｉａｓ／Ｖｘｍ  ・・・（３１）
ηy＝Ｖｙｂｉａｓ／Ｖｙｍ  ・・・（３２）
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
［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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
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。
【符号の説明】
【０１１３】
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。
【図１】
2010217781.tif 000008
【図２】
2010217781.tif 000009
【図３】
2010217781.tif 000010
【図４】
2010217781.tif 000011
【図５】
2010217781.tif 000012
【図６】
2010217781.tif 000013
【図７】
2010217781.tif 000014
【図８】
2010217781.tif 000015
【図９】
2010217781.tif 000016
【図１０】
2010217781.tif 000017
【図１１】
2010217781.tif 000018
【図１２】
2010217781.tif 000019
【図１３】
2010217781.tif 000020
【図１４】
2010217781.tif 000021
【図１５】
2010217781.tif 000022
【図１６】
2010217781.tif 000023
【図１７】
2010217781.tif 000024
【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
2010217781.tif 000027
【図１９Ａ】
2010217781.tif 000028
【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
2010217781.tif 000030
【図２０Ｂ】
2010217781.tif 000031