(57)【要約】【課題】  出力ポートの切り替え設定のために比較的大偏向角度の範囲で光を偏向可能としながら、出力光パワーのロスを最小とする。【解決手段】  第１駆動電圧の供給により印加された電界により、出力先となる出力ポート位置に応じた角度で入力光を偏向させる第１光偏向素子６−１と、第２駆動電圧の供給により印加された電界により、該出力先とした出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第１光偏向素子６−１からの光についての偏向角度を微調整する第２光偏向素子６−２とをそなえるように構成する。【選択図】        図１
2006284766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光を偏向させることにより、複数の出力ポートのいずれかへ切り替えて出力する光スイッチ装置であって、
第１駆動電圧の供給により印加された電界により、出力先となる出力ポート位置に応じた角度で該入力光を偏向させる第１光偏向素子と、
第２駆動電圧の供給により印加された電界により、該出力先とした出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第１光偏向素子からの光についての偏向角度を微調整する第２光偏向素子と、をそなえたことを特徴とする、光スイッチ装置。
【請求項２】
出力先となる出力ポート位置に応じて該入力光を偏向させる駆動電圧を該第１駆動電圧として該第１光偏向素子に供給制御する第１供給制御部と、
該出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第２駆動電圧を該第２光偏向素子に供給制御する第２供給制御部と、をそなえたことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ装置。
【請求項３】
該第１供給制御部が、
該出力先となる出力ポート位置に応じて供給すべき該第１駆動電圧に関する情報を記憶する記憶部と、
該記憶部の内容を参照することにより、切替先となる出力ポートに応じた該第１駆動電圧の制御信号を出力する駆動電圧制御部と、
該駆動電圧制御部からの該制御信号に基づき該第１駆動電圧を供給する供給部と、をそなえたことを特徴とする請求項２記載の光スイッチ装置。
【請求項４】
該第２供給制御部が、
各出力ポートから出力される出力光パワーをモニタするパワーモニタと、
該パワーモニタからのモニタ結果に基づいて、該出力先とした出力ポートからの出力光パワーが最大となるように、該第２光偏向素子に対する第２駆動電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部と、をそなえたことを特徴とする請求項２または３記載の光スイッチ装置。
【請求項５】
入力光を偏向させることにより、複数の出力ポートのいずれかへ切り替えて出力すべく、第１駆動電圧の供給により印加された電界により、出力先となる出力ポート位置に応じた角度で該入力光を偏向させる第１光偏向素子と、第２駆動電圧の供給により印加された電界により、該出力先とした出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第１光偏向素子からの光についての偏向角度を微調整する第２光偏向素子と、をそなえた光スイッチ装置における該第１および第２光偏向素子に対する駆動電圧を制御する方法であって、
出力先となる出力ポート位置に応じて該入力光を偏向させる駆動電圧を該第１駆動電圧として該第１光偏向素子に供給制御する一方、
該出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第２駆動電圧を該第２光偏向素子に供給制御することを特徴とする、光スイッチ装置の駆動電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチ装置およびその駆動電圧制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信システムにおいて適用される光スイッチ装置として、電気光学効果を有する結晶を用いた光偏向デバイスによる光スイッチ装置についての開発が進められている。
光偏向デバイス１０１は、図１４に示すように、電気光学効果を有する強誘電体結晶１０２と、結晶１０２における対向面（図中前面１０２−１と前面１０２−１に対向する裏面１０２−２）に形成された一対の電極１０３と、をそなえ、電極１０３に駆動電圧を供給すると、結晶１０２における一側面１０２−３からの入力光を、電気光学効果によって偏向させることができるものである。
【０００３】
この光偏向デバイス１０１は、電極１０３に供給する駆動電圧を可変することにより入力光の偏向角度を可変できる性質を持つものである。即ち、この図１４に示すように、駆動電圧ＶをＶ１として入力光について偏向方向Ｄ１で偏向させて出力させ、駆動電圧ＶをＶ２として入力光について偏向方向Ｄ２で偏向させて出力させ、駆動電圧ＶをＶ３として入力光について偏向方向Ｄ３で偏向させて出力させることができるようになっている。
【０００４】
そして、この光偏向デバイス１０１は、入力光についての偏向角度に応じた異なる光出力位置に出力ポートを設定することで、駆動電圧の切り替えによって入力光についての出力先を複数の出力ポート（図中３つの出力ポート♯２１〜♯２３）のいずれかを選択的に切り替える光スイッチ装置１０１Ａとして構成することができる。
さらに、この光スイッチ装置１０１Ａにおいては、上述の電極１０３に対して供給する駆動電圧を、入力光の出力先とする出力ポートに応じて切り替え設定するために、制御回路１０４および駆動回路１０５をそなえることができる。この制御回路１０４においては、出力先とする出力ポートごとに偏向角度を設定するための駆動電圧に関する情報を取り出して制御信号として駆動回路１０５に出力することができるようになっており、駆動回路１０５においては、制御回路１０４からの制御信号をもとにした駆動電圧を電極１０３に供給することができるようになっている。
【０００５】
なお、本願発明に関連する公知文献としては、以下に示す特許文献１〜６に記載されたものがある。
【特許文献１】特開２００２−３１８３９８号公報
【特許文献２】特開２００３−１８５９８４号公報
【特許文献３】特開２０００−１１４６２９号公報
【特許文献４】特開２０００−２６９８９２号公報
【特許文献５】特開平７−２１２３１５号公報
【特許文献６】特開平１０−２２８００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような光偏向デバイス１０１による光スイッチ装置１０１Ａでは、制御回路１０４および駆動回路１０５による駆動電圧の供給制御によって、出力方路の切り替え応答を高速化させることが可能である反面、駆動回路１０５においては、駆動電圧値の範囲としては、出力ポート位置によって比較的大きな範囲のダイナミックレンジを持たせる必要がある。例えば、偏向方向によって、電極１０３に供給すべき駆動電圧の電圧値を制御回路１０４からの制御信号の電圧値に比べ数十倍程度以上となる数百ボルト程度とする必要があったり、ほぼ電圧をオフとする必要があったりする。
【０００７】
駆動電圧値を上述のごとく制御信号の電圧値の数十倍程度以上とする場合は、駆動回路１０５として高電圧出力回路を構成することにより、制御信号に対し数十倍程度の電圧値を持つ駆動電圧を発生させる必要がある。このような駆動回路１０５による駆動電圧の値は、制御回路１０４からの制御信号に対しては誤差成分を持つことになる。従って、制御回路１０４による駆動回路１０５からの駆動電圧の制御によって、偏向角度の比較的高精度な制御は困難となり、出力ポートから出力される出力光には光パワーのロスが生じる場合があるという課題がある。
【０００８】
また、光スイッチ装置１０１Ａとしての使用により、駆動回路１０５からの駆動電圧に対する偏向角度の関係が経時的に徐々に変化［ＤＣ（Direct Current）ドリフト］するため、このＤＣドリフトが出力光パワーの安定化に支障をきたす要因になるという課題もある。
すなわち、図１５に示すように、出力ポート♯２２を出力先とする場合に設定されるＶ2を駆動電圧として供給する場合、ＤＣドリフト発生前においては出力ポート♯２２から出力される（出力ポートに光学的に結合される）光は損失を最小として最大光パワーとすることができるが、ＤＣドリフト発生後においては、駆動電圧Ｖ2を供給した場合、入力光が受ける偏向の角度にずれΔθが生じるので、出力ポート♯２２から出力される光の出力パワーにロスが生じることになるのである。
【０００９】
なお、このＤＣドリフトは、結晶１０２に対して比較的高電圧の駆動電圧の累積供給時間等が増大することが要因となって、駆動電圧をオフとしても結晶構造をなす原子配列に歪みが残ることが主たる要因と考えられている。
上述の特許文献１〜６においては、上述ごとき、出力ポートの切り替え設定のために比較的大偏向角度の範囲を偏向可能範囲としてカバーしながら、偏向角度の比較的高精度な制御を行なうための技術や、ＤＣドリフトが生じた場合の出力パワーの安定化を出力方路切り替えの応答性能を保ったまま実現する技術を提供するものではない。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、出力ポートの切り替え設定のために比較的大偏向角度の範囲で光を偏向可能としながら、出力光パワーのロスを最小とする（又は出力光パワーを最大とする）ことを目的とする。
さらに、ＤＣドリフトが生じた場合の出力パワーのロスの最小化（又は出力光パワーの最大化）を、出力方路切り替えの応答性能を保ったまま実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため、本発明の光スイッチ装置は、入力光を偏向させることにより、複数の出力ポートのいずれかへ切り替えて出力する光スイッチ装置であって、第１駆動電圧の供給により印加された電界により、出力先となる出力ポート位置に応じた角度で該入力光を偏向させる第１光偏向素子と、第２駆動電圧の供給により印加された電界により、該出力先とした出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第１光偏向素子からの光についての偏向角度を微調整する第２光偏向素子と、をそなえたことを特徴としている。
【００１２】
また、好ましくは、出力先となる出力ポート位置に応じて該入力光を偏向させる駆動電圧を該第１駆動電圧として該第１光偏向素子に供給制御する第１供給制御部と、該出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第２駆動電圧を該第２光偏向素子に供給制御する第２供給制御部と、をそなえることとしてもよい。
さらに、好ましくは、該第１供給制御部が、該出力先となる出力ポート位置に応じて供給すべき該第１駆動電圧に関する情報を記憶する記憶部と、該記憶部の内容を参照することにより、切替先となる出力ポートに応じた該第１駆動電圧の制御信号を出力する駆動電圧制御部と、該駆動電圧制御部からの該制御信号に基づき該第１駆動電圧を供給する供給部と、をそなえることとする。
【００１３】
また、好ましくは、該第２供給制御部が、各出力ポートから出力される出力光パワーをモニタするパワーモニタと、該パワーモニタからのモニタ結果に基づいて、該出力先とした出力ポートからの出力光パワーが最大となるように、該第２光偏向素子に対する第２駆動電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部と、をそなえることとする。
さらに、本発明の光スイッチ装置の駆動電圧制御方法は、入力光を偏向させることにより、複数の出力ポートのいずれかへ切り替えて出力すべく、第１駆動電圧の供給により印加された電界により、出力先となる出力ポート位置に応じた角度で該入力光を偏向させる第１光偏向素子と、第２駆動電圧の供給により印加された電界により、該出力先とした出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第１光偏向素子からの光についての偏向角度を微調整する第２光偏向素子と、をそなえた光スイッチ装置における該第１および第２光偏向素子に対する駆動電圧を制御する方法であって、出力先となる出力ポート位置に応じて該入力光を偏向させる駆動電圧を該第１駆動電圧として該第１光偏向素子に供給制御する一方、該出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第２駆動電圧を該第２光偏向素子に供給制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明によれば、第１光偏向素子とともに第２光偏向素子をそなえたことにより、出力ポートから出力される出力光にロスが生じている場合においても、第１光偏向素子における応答性能を良好にしながら、第２光偏向素子において、第１光偏向素子からの光についての偏向角度を微調整することができるので、出力ポートの切り替え設定のために比較的大偏向角度の範囲で光を偏向可能としながら、出力光パワーのロスを最小とする（又は出力光パワーを最大とする）ことができる。
【００１５】
また、第２光偏向素子により、ＤＣドリフト等が生じた場合においても、このドリフト成分に追従して、出力パワーのロスを最小とする（又は出力光パワーを最大とする）ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
なお、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題，その技術的課題を解決する手段及びその作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなるものである。
〔Ａ〕一実施形態の説明
〔Ａ１〕全体構成
図１は本発明の一実施形態にかかる光スイッチ装置１を示す模式的斜視図である。この図１に示す光スイッチ装置１は、入力光を偏向させることにより、入力ポート♯１１を通じて入力された入力光を、複数の（図１中においては３つの）出力ポート♯２１〜♯２３のいずれかへ切り替えて出力するものであって、電気光学効果を有する結晶部材２と、結晶部材２における対向面（図１中における結晶部材２の前面２−１および裏面２−２）に形成された第１および第２電極３−１，３−２と、をそなえている。
【００１７】
すなわち、第１電極３−１および第２電極３−２は、入力光が結晶部材２の一側面２−３における入力ポート♯１１から入力される場合において、結晶部材２中を伝搬する方向を挟むように対向して形成されたものであって、第１電極３−１が入力光に対して上流側に、第２電極３−２が入力光に対して第１電極３−１よりも下流側に、それぞれ配置されている。
【００１８】
そして、この入力光は結晶部材２中を伝搬して面２−３の対向面２−４上に配置されている複数の（例えば３つ）出力ポート♯２１〜♯２３のいずれかから出力させることができるようになっている。
また、上述の第１電極３−１と、第１電極３−１に対する第１駆動電圧の供給によって結晶部材２中の電界が印加される領域と、により、第１光偏向素子６−１を構成する。ここで、第１光偏向素子６−１は、第１駆動電圧の供給により印加された電界により、出力先となる出力ポート位置に応じた角度で入力光を偏向させるものである。
【００１９】
さらに、上述の第２電極３−２と、第２電極３−２に対する第２駆動電圧の供給によって結晶部材２中の電界が印加される領域と、により、入力光の光路について第１光偏向素子６−１に縦続配置された第２光偏向素子６−２を構成する。ここで、第２光偏向素子６−２は、第２駆動電圧の供給により印加された電界により、出力先とした出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、第１光偏向素子６−１からの光についての偏向角度を微調整するものである。
【００２０】
ここで、第１光偏向素子６−１をなす第１電極３−１は、例えば図２に示すように、出力先とする出力ポートへの入力光の方向付けのため、比較的、供給電圧に対して敏感に大きな偏向角度を発生させることが可能な粗調整用の電極を構成する。即ち、この図２に例示するように、第１電極３−１に対する第１駆動電圧ＶAを最小値ＶAminとした場合に、入力光はほぼ直進する方向で出力させ、第１電極に対する第１駆動電圧ＶAを最小値ＶAmaxとした場合には、入力光は最大偏向角θAmaxで入力光の伝搬方向に対し右方向に偏向させて出力させることができるようになっている。
【００２１】
そして、この図２に示すように、第１電極３−１に対する第１駆動電圧ＶAを増大させるに従って、上述の偏向角度は増大させることができる。即ち、例えば図４に示すように、入力光についての偏向角度に応じた異なる光出力位置に複数の出力ポート♯２１〜♯２３を設定することで、第１駆動電圧の切り替えによって入力光についての出力先を出力ポート♯２１〜♯２３のうちのいずれかを選択的に切り替えることができるようになる。
【００２２】
すなわち、この図４に示すように、入力光について、第１駆動電圧ＶAをＶA1として偏向方向Ｄ１で偏向させることにより出力ポート♯２１から出力させ、駆動電圧ＶAをＶA2として偏向方向Ｄ２で偏向させることにより出力ポート♯２２から出力させ、駆動電圧ＶAをＶA3として偏向方向Ｄ３で偏向させることにより出力ポート♯２３から出力させることができる。
【００２３】
また、第２光偏向素子６−２をなす第２電極３−２は、例えば図５に示すように、第１光偏向素子６−１からの光についての偏向角度を微調整するために、比較的、供給電圧に対して鈍感に小さな偏向角度を発生可能な微調整用の電極を構成する。即ち、第２電極３−２に対する駆動電圧（第２駆動電圧）のダイナミックレンジを、第１電極３−１に対する第１駆動電圧が有するダイナミックレンジとほぼ同様に持つようにした場合においても、第２光偏向素子６−２の偏向角度の変位幅は第１光偏向素子６−１よりも狭くなる。
【００２４】
なお、この図５に例示する場合においては、第２電極３−２に対する第２駆動電圧ＶBを最小値ＶBminとした場合に、入力光は直進方向に対しθAmaxよりも十分微小な角度θBLmaxで左方向に偏向させて出力させることができ、第２駆動電圧ＶBを最大値ＶBmaxとした場合に、入力光は直進方向に対しθAmaxよりも十分微小な角度θBRmaxで右方向に偏向させて出力させることができる。
【００２５】
したがって、第２光偏向素子６−２においては、第１光偏向素子６−１よりも駆動電圧（第２駆動電圧）による光偏向角度を比較的高精度に制御することができるようになる。換言すれば、第２光偏向素子６−２における第２駆動電圧に対する光偏向角度の分解能は、第１光偏向素子６−１におけるそれよりも、高分解能とすることができる。又、このような第１電極３−１および第２電極３−２における供給電圧に対する偏向角度の分解能の高低、および偏向可能な角度の大小は、第１電極３−１および第２電極３−２における電極形状によって規定することができる。
【００２６】
たとえば、第２電極３−２の電極面積を第１電極３−１よりも狭くしたり、図３に示すように、第１，第２電極３−１，３−２を二等辺三角形の形状としながら第２電極３−２を第１電極３−１よりも頂角が鋭角な二等辺三角形としたりすることで規定できる。その他、第１電極３−１を複数個の電極が縦続接続された構成とするとともに、第２電極３−２を第１電極３−１よりも縦続接続数を少なくすることで規定することもできる。
【００２７】
これにより、第１光偏向素子６−１としては、入力光の出力先となる出力ポート♯２１〜♯２３の選択のために用いられ、微調整用の第２光偏向素子６−２は、粗調整用である第１光偏向素子６−１において比較的大偏向角度の範囲で光を偏向可能としながら、出力ポート♯２１〜♯２３から出力される光パワーを安定化させるため、そして、前述のＤＣドリフトが生じた場合の出力パワーの安定化させるために用いられる。
【００２８】
ところで、この図１に示す光スイッチ装置１においては、上述の第１電極３−１に対する駆動電圧ＶAを供給制御する第１電極コントローラ７−１と、第２電極３−２に対する駆動電圧ＶBを供給制御する第２電極コントローラ７−２と、をそなえている。
そして、第１電極コントローラ７−１において、第１電極３−１に対する第１駆動電圧を供給制御することにより、入力光を偏向させて、前述の図１４の場合と同様に出力先として設定されたいずれかの出力ポート♯２１〜♯２３を通じて光を出力することができるとともに、第２電極コントローラ７−２において、第２電極３−２に対する第２駆動電圧を供給制御することにより、後述するように、光出力パワーの安定化を図ることができるようになっている。
【００２９】
第１電極コントローラ７−１は、出力先となる出力ポート位置に応じて入力光を偏向させる駆動電圧を第１駆動電圧として第１光偏向素子に供給制御する第１供給制御部として機能するもので、記憶部４ａおよび処理部４ｂからなり第１駆動電圧を第１電極３−１に供給するための制御信号を出力する制御回路４と、制御回路４からの制御信号をもとに第１電極３−１に対して第１駆動電圧を供給する駆動回路（供給部）５と、をそなえている。
【００３０】
また、制御回路４の記憶部４ａは、出力先となる出力ポート位置に応じて供給すべき第１駆動電圧に関する情報を例えば図６に示すようなテーブル構成で記憶するものである。即ち、この図６に示すように、出力先となる出力ポート♯２１〜♯２３に応じた第１駆動電圧ＶAの値として、それぞれＶA1〜ＶA3を記憶する。尚、入力光に対して出力先とする出力ポートを設定しない場合には、ＶOFFとして、いずれの出力ポート♯２１〜♯２３へも光が漏れないような偏向角度を設定する値を記憶する。
【００３１】
さらに、処理部４ｂは、記憶部４ａの内容を参照することにより、切り替え先となる出力ポートに応じた第１駆動電圧の制御信号を駆動回路５に対して出力する駆動電圧制御部４ｂａと、記憶部４ａにおける第１駆動電圧に関する情報を更新する更新制御部４ｂｂと、をそなえている。
また、上述の駆動電圧制御部４ｂａにおいては、切り替え先となる出力ポート♯２１〜♯２３に関する情報は、外部インターフェース９を通じたコマンド情報により受け取ることができるようになっている。即ち、駆動電圧制御部４ｂａでは、外部インターフェース９からのコマンド情報を解析することにより切り替え先の出力ポート♯２１〜♯２３に関する情報を認識する機能とともに、認識された切り替え先の出力ポート♯２１〜♯２３に従った第１駆動電圧の情報を、記憶部４ａを参照することにより取り出す機能と、取り出された情報に基づく第１駆動電圧を駆動回路５で供給させるべく制御信号を駆動回路５に対して供給する機能と、をそなえている。
【００３２】
さらに、第２電極コントローラ７−２は、出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、第２駆動電圧を該第２光偏向素子に供給制御する第２供給制御部として機能するものであり、各出力ポートから出力される出力光パワーをモニタするパワーモニタ８ａとともに処理部８ｂをそなえている。尚、パワーモニタ８ａとしては、各出力ポート♯２１〜♯２３位置ごとに設けられた、出力ポート♯２１〜♯２３から出力された光パワーをモニタするフォトダイオード（ＰＤ）により構成することができる。
【００３３】
また、処理部８ｂは、パワーモニタ８ａからのモニタ結果に基づいて、出力先とした出力ポートからの出力光パワーが最大となるように、第２光偏向素子６−２に対する第２駆動電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部８ｂａと、フィードバック制御部８ｂａによる第２駆動電圧の範囲が制御可能な範囲を超えた場合にアラームを出力するアラーム出力部８ｂｂとをそなえている。
【００３４】
なお、上述の第１，第２電極コントローラ７−１，７−２の処理部４ｂ，８ｂは、互いに独立した制御系をなすもので、ともにＣＰＵ（Central Processor Unit）等により構成することができる。更に、これらの処理部４ｂ，８ｂとしてのＣＰＵを個別にそなえることにより、それぞれの処理負荷を軽減させることができ、特に処理部４ｂによる出力方路切り替えの応答性を速めることができる。又、上述の処理部８ｂとしての機能については、コンパレータ等のアナログ回路構成により構成することも可能であり、またこのように構成することで、処理部８ｂとしての動作を高速化させるとともに、部品コストを削減させることが期待できる。
【００３５】
〔Ａ２〕作用効果
〔Ａ２−１〕第１，第２電極コントローラ７−１，７−２による駆動電圧供給について
上述のごとく構成された本実施形態の光スイッチ装置１では、入力光が入力ポート♯１１を通じて入力されると、出力先として選択的に切り替えられた出力ポート♯２１〜♯２３を通じて出力させることができる。
【００３６】
このとき、第１電極コントローラ７−１では、第１電極３−１に対する駆動電圧（第１駆動電圧）を図７のフローチャートに示すように供給制御することで、出力先とする出力ポート♯２１〜♯２３を選択的に切り替えている。
すなわち、第１電極コントローラ７−１の駆動電圧制御部４ｂａにおいて、入力光が入力される前段に、切り替え先となる出力ポート♯２１〜♯２３に関する情報を、外部インターフェース９を通じたコマンド情報により受け取り、このコマンド情報を解析することにより、切り替え先となる出力ポート♯２１〜♯２３を認識する（ステップＡ１）。
【００３７】
ついで、駆動電圧制御部４ｂａでは、認識された切り替え先の出力ポート♯２１〜♯２３に従った第１駆動電圧の情報を、記憶部４ａを参照することにより取り出して（ステップＡ２）、取り出された情報に基づく第１駆動電圧を駆動回路５で供給させるべく制御信号を駆動回路５に対して出力する。これにより、駆動回路５では駆動電圧制御部４ｂａからの制御信号に従って、出力先として定められた出力ポート♯２１〜♯２３に向けて入力光が偏向するように、第１電極３−１に対して第１駆動電圧を供給する（ステップＡ３）。
【００３８】
たとえば、外部インターフェース９から「出力ポート♯２２へ光出力を行なう」旨のコマンドが入力されると、駆動電圧制御部４ｂａでは、記憶部４ａに記憶された、出力ポート♯２１〜♯２３と印加電圧との対応関係から第１電極３−１に印加すべき電圧（第１駆動電圧）を取り出し（記憶部４ａに記憶された値から演算処理等が必要な場合にはその演算処理等を通じて駆動電圧を算出し）、その電圧を、駆動回路５を通じて印加する。
【００３９】
また、「光入力をいかなる出力ポート♯２１〜♯２３からも出力させない状態」とするコマンドを入力された場合には、出力ポート♯２１〜♯２３が存在しない方向に光を偏向させる電圧を第１電極３−１に駆動回路５を通じて印加する。
このようにして、第１電極コントローラ７−１では、コマンド情報に応答して第１駆動電圧を供給制御しており、フィードバックループ等の、応答が安定化するまでに時間を要する制御を介在させる必要もないので、応答時間を比較的高速にすることができる。
【００４０】
また、この第１電極コントローラ７−１による第１駆動電圧の供給制御を行なっている際に、第２コントローラ７−２において発生したアラーム信号を受けた場合には（ステップＡ４のＹＥＳルート）、更新制御部４ｂｂにおいて、後述するように記憶部４ａに記憶している第１駆動電圧の内容の更新制御が行なわれる（ステップＡ５）。アラーム信号がなければ、上述のコマンド情報に従った第１駆動電圧の供給制御を継続して行なう（ステップＡ４のＮＯルートからステップＡ１）。
【００４１】
上述のようにして、第１電極コントローラ７−１における第１電極３−１に対する第１駆動電圧の供給制御によって、入力光に対する出力ポート♯２１〜♯２３の選択的切り替えを行なっているが、この第１電極コントローラ７−１による駆動電圧の供給制御によって動作する第１光偏向素子６−１による入力光の偏向作用のみでは、出力先の出力ポート♯２１〜♯２３に対してロスを少なく効率的に光を出力させることに対しては不十分である。
【００４２】
すなわち、前述したように、粗調整用である第１光偏向素子６−１においては比較的大偏向角度の範囲で光を偏向可能としているが、その駆動電圧は偏向角度を微調整するには十分な分解能を持つことができないので、出力ポート♯２１〜♯２３から出力される出力光にはロスが生じてしまう。又、ＤＣドリフトが生じた場合にも出力光にはロスが生じることになる。
【００４３】
たとえば、第１光偏向素子６−１にＤＣドリフトが生じた場合には、第１電極コントローラ７−１において出力先の出力ポート♯２１〜♯２３に応じた駆動電圧である第１駆動電圧ＶAを供給した場合においても、入力光についての偏向方向が、図９に示すように出力ポート♯２１〜♯２３位置から変位してしまうことになる。
すなわち、第１駆動電圧ＶA＝ＶA1として、出力ポート♯２１から出力させようとする光は、図９中出力ポート♯２１の位置からずれた偏向方向Ｄ１１に偏向され、第１駆動電圧ＶA＝ＶA2として、出力ポート♯２２から出力させようとする光は、図中出力ポート♯２２の位置からずれた偏向方向Ｄ１２に偏向され、第１駆動電圧ＶA＝ＶA3として、出力ポート♯２３から出力させようとする光は、図中の出力ポート♯２３の位置からずれた偏向方向Ｄ１３に偏向される。従って、出力ポート♯２１〜♯２３から出力される出力光にはロスが生じることとなる。
【００４４】
そこで、本実施形態においては、第２光偏向素子６−２において、第１光偏向素子６−１からの光についての偏向角度を微調整することで、出力先とした出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるようにすることができる。即ち、第２電極コントローラ７−２では、図８に示すフローチャートに示すように、第２電極３−２に対して駆動電圧（第２駆動電圧）を供給制御しているので、第１光偏向素子６−１による方路切り替えの応答性能を確保しながら、出力光パワーを最大とすることができる。
【００４５】
すなわち、第２電極コントローラ７−２をなすパワーモニタ８ａにおいて、出力先として設定された出力ポート♯２１〜♯２３から出力される出力光パワーをモニタするとともに、処理部８ｂにおけるフィードバック制御部８ｂａにおいて、パワーモニタ８ａからの出力光パワーのモニタ結果をフィードバック要素として、山登り法等のアルゴリズムを用いることにより、出力光パワーが最大となるような第２電極３−２に対する駆動電圧（第２駆動電圧ＶBを探索する（ステップＢ１）。
【００４６】
たとえば、図１０に示すように、出力ポート♯２３から出力させようとする光が、図中の出力ポート♯２３の位置からずれた偏向方向Ｄ１３に偏向されている場合においても、フィードバック制御部８ｂａにおいて、パワーモニタ８ａからの出力ポート♯２３から出力される出力光の光パワーのモニタ結果をフィードバック要素として第２駆動電圧ＶBを探索することで、第２電極３−２に対する駆動電圧を、出力ポート♯２３からの出力光の光パワーを最大とするような第２駆動電圧ＶB＝ＶB3に設定することができるのである。
【００４７】
なお、上述のごとき出力光パワーが最大となるような第２駆動電圧ＶBの探索の際に得られるＶBの値が、第２光偏向素子６−２において偏向可能な角度範囲として定められたであるＶBmin＜ＶB＜ＶBmaxの範囲内にある場合は、上述の第２駆動電圧ＶBの探索が続けられる（ステップＢ２のＹＥＳルート）。
しかしながら、上述の第２駆動電圧上述のごとき出力光パワーが最大となるような第２駆動電圧ＶBの探索の際に得られるＶBの値が、第２光偏向素子６−２において偏向可能な角度範囲として定められた範囲の限界点に相当する電圧値となった場合（もしくは限界点に相当する電圧値を超えることとなった場合）には、アラーム出力部８ｂｂを通じて、アラームを第１電極コントローラ７−１に対して出力する（ステップＢ２のＮＯルートからステップＢ３）。
【００４８】
すなわち、第２駆動電圧が、第２光偏向素子６−２において偏向可能な角度範囲として定められた範囲に相当する、第２駆動電圧の値の範囲ＶBmin＜ＶB＜ＶBmaxをはずれた場合には、第２光偏向素子６−２による偏向動作のみでは、出力先の出力ポート♯２３から出力される出力光の光パワーは最大とさせることができなくなる。
たとえば、図１１に示すように、出力ポート♯２３から出力させようとする光が、図１１中の出力ポート♯２３の位置から左側にずれた偏向方向Ｄ１３′に偏向されている場合には、入力光の偏向方向について、第２光偏向素子６−２で右側に方向修正する場合において、第２駆動電圧ＶBを下限値であるＶBminとしても、出力ポート♯２３から出力される出力光の光パワーが最大となる偏向方向Ｄ３とすることができない。
【００４９】
すなわち、第２駆動電圧ＶBを下限値であるＶBminとしても、偏向方向はＤ２３となって、偏向方向Ｄ３とするには右側への偏向角度が不足することになる。即ち、この第２光偏向素子６−２においては、上述のＤ２３よりも更に右側に偏向させるためにＶBminよりも小さい電圧を駆動することができず、この場合には出力ポート♯２３から出力される出力光の光パワーを最大とすることができない。
【００５０】
換言すれば、微調整用の第２光偏向素子６−２は、高分解能である反面、偏向角度のダイナミックレンジが第１光偏向素子６−1に比べて狭い。このため、ＤＣドリフト等に追従しているうちに第２光偏向素子６−２での偏向角度がダイナミックレンジの端まで来ると、それ以上の制御ができなくなる場合がある。
そこで、アラーム出力部８ｂｂを通じてアラーム信号を第１電極コントローラ７−１に出力することにより、第１電極コントローラ７−１の記憶部４ａに記憶されている内容について更新させることで、後述するように、出力ポート♯２３から出力される出力光の光パワーを最大とすることができるようにしている。
【００５１】
なお、上述のアラーム出力する際の判断基準とする第２駆動電圧の値の範囲については、第２光偏向素子６−２において偏向可能な角度範囲から一定の保護範囲を設けて、ＶBmin＜ＶB＜ＶBmaxよりも狭い範囲となるＶBP＜ＶB＜ＶBQ（ＶBmin＜ＶBP，ＶBQ＜ＶBmax）としてもよい。
これにより、出力ポート♯２１〜♯２３から出力される出力光にＤＣドリフト等の影響でロスが生じている場合においても、第１光偏向素子６−１における出力方路の切り替え応答の性能を良好にしながら、第２光偏向素子６−２において、第１光偏向素子６−１からの光についての偏向角度を微調整することができるので、出力先とした出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるようにすることができる。
【００５２】
なお、図１４に示す光スイッチ装置１０１Ａにおいて、制御回路１０４において出力ポートから出力される出力光の光パワーをフィードバック要素として、出力光パワーが最大となるように電極１０３への駆動電圧の制御を行なう場合を想定すると、制御回路１０４の制御の負荷を増大させることになり、出力方路切り替えのため応答時間を遅らせてしまうことになり、求められる応答性能を確保することが困難となりうる。
【００５３】
これに対し、本実施形態にかかる光スイッチ装置１によれば、入力光の偏向角度について、粗調整用に第１光偏向素子６−１をそなえるとともに、微調整用に第２光偏向素子６−２をそなえ、これらの第１，第２光偏向素子６−１，６−２を回路レベルで分離した第１，第２電極コントローラ７−１，７−２において別々に制御しているので、第１光偏向素子６−１による出力方路切り替えが、第２駆動電圧のフィードバック制御によって律速されることがなくなる。
【００５４】
したがって、出力方路切り替えの応答性能は上述の場合よりも高速としながら、出力ポート♯２１〜♯２３から出力される出力光の光パワーについても、ＤＣドリフト等が発生している場合であっても最適に制御することができるようになる。
〔Ａ２−２〕記憶部４ａの内容の更新制御について
また、上述の第２電極コントローラ７−２をなすアラーム出力部８ｂｂがアラームを第１電極コントローラ７−１に出力した場合においては、第１電極コントローラ７−１の更新制御部４ｂｂにおいては、記憶部４ａに記憶されている、出力ポート♯２１〜♯２３に応じた供給すべき第１駆動電圧に関する情報について更新制御することで、第２電極コントローラ７−２で、出力ポート♯２１〜♯２３からの出力光の光パワーを最大とする制御を再びできるようにしている。
【００５５】
すなわち、更新制御部４ｂｂにおいては、記憶部４ａに記憶されている出力ポート♯２１〜♯２３ごとの第１駆動電圧情報ＶA1〜ＶA3を、出力ポート♯２１〜♯２３からの変位が少なくなるように、即ち出力ポート♯２１〜♯２３への偏向方向に近づくように、一定の補正量ΔＶAを加算又は減算することにより、記憶部４ａの内容を更新制御する。
たとえば、図１２に示すように、第１電極３−１に対する第１駆動電圧をＶA3として、第１光偏向素子６−１による偏向方向をＤ３１としている場合において、フィードバック制御部８ｂａによる第２駆動電圧ＶBが、第２駆動電圧の下限値であるＶBminとすることで、偏向方向を左側に修正し、出力ポート♯２３から出力される出力光の光パワーを最大とする偏向方向Ｄ３２とすることができる。
【００５６】
しかしながら、第１光偏向素子６−１におけるＤＣドリフト等によって、第１電極３−１に対する第１駆動電圧をＶA3によって、第１光偏向素子６−１による偏向方向がＤ３１よりも更に右側にシフトした場合には、第２駆動電圧を下限値ＶBminよりも小さくすることができない以上、更に左側に修正することができないので、フィードバック制御部８ｂａによるＶBの探索制御の動作が停止する場合がある（図１２のＡ参照）。
【００５７】
そこで、第１駆動電圧ＶAを偏向方向が出力ポート♯２３に近づくように、記憶部４ａに記憶されている出力ポート♯２３についての第１駆動電圧の値ＶA3を所定量ΔＶAだけ減じた値ＶA3−ΔＶAとするように更新制御する（図１２のＢ参照）。
これにより、第１電極コントローラ７−１の駆動電圧制御部４ｂａにおいては、更新された記憶部４ａの内容をもとにした第１駆動電圧を供給するための制御信号を駆動回路５に出力することができる。従って、第１電極コントローラ７−１にて供給する第１駆動電圧ＶAもＶA3−ΔＶAに変更されるので、第１光偏向素子６−１による入力光の偏向方向についても、図１２に示すＤ３１Ｕとして、出力ポート♯２３の位置に近づけられる。
【００５８】
なお、上述のごとく第１光偏向素子６−１による入力光の偏向方向がＤ３１Ｕとなったことで、フィードバック制御部８ｂａによる第２駆動電圧ＶBの値も上述の電圧範囲に収まって、安定的に探索制御を行なうことができるようになる。又、Ｄ３２Ｕは、第１光偏向素子６−１による入力光の偏向方向がＤ３１Ｕとなった場合の、フィードバック制御部８ｂａによって探索された第２駆動電圧ＶBの値ＶB＝ＶBmin＋α・ΔＶBによって偏向方向を微調整して、出力ポート♯２３からの出力光パワーを最大とした場合の偏向方向を示している（図１２のＣ参照）。
【００５９】
また、第２駆動電圧ＶBの値が上限値ＶBmaxとなった場合においては、第１駆動電圧の値ＶA3を所定量ΔＶAだけ増加させることで、第１駆動電圧ＶAを偏向方向が出力ポート♯２３に近づけることができる。尚、上述の補正量としてのΔＶAの値としては、例えば、偏向方向が変わらない「０」から、第２光偏向素子６−２において第２駆動電圧をＶBmaxとした場合の直進方向に対する偏向角度（図５のθBRmax参照）分だけ第１光偏向素子６−１による偏向角度が変位するような電圧値を上限として設定することができる。
【００６０】
さらに、更新制御部４ｂｂによる記憶部４ａの内容の更新に際し、上述したように、出力先となる出力ポート♯２３についての第１駆動電圧情報ＶA3について更新制御するのみならず、例えば図１３に示すように、他の出力ポート♯２１，♯２２又は出力先を設定しない場合の第１駆動電圧情報に対しても同様の更新制御を行なう。
すなわち、1の出力ポート♯２３に対する第１光偏向素子６−１の偏向方向に変位が生じている場合には、他の出力ポート♯２１，２２又は出力ポートを設定しない場合においても、第１光偏向素子６−１の偏向方向には同様の変位が生じうると判断することができるので、予め記憶部４ａの内容についての更新制御を行なっておくことで、不要なアラーム出力を抑制させることができる。
【００６１】
また、厳密には各出力ポート♯２１〜♯２３間で上述のΔＶAによって変化する偏向角度の量が異なっているが、少なくともフィードバック制御部８ｂａによる第２電極３−２に対する第２駆動電圧の探索が動作できるようになれば、各出力ポート♯２１〜♯２３からも最大の光出力パワーを得ることができる。
〔Ａ２−３〕
このように、本発明の一実施形態によれば、第１光偏向素子６−１とともに第２光偏向素子６−２をそなえたことにより、出力ポート♯２１〜♯２３から出力される出力光にＤＣドリフト等の影響でロスが生じている場合においても、第１光偏向素子６−１における出力方路の切り替え応答の性能を良好にしながら、第２光偏向素子６−２において、第１光偏向素子６−１からの光についての偏向角度を微調整することができるので、出力ポートの切り替え設定のために比較的大偏向角度の範囲で光を偏向可能としながら、出力光パワーのロスを最小とする（又は出力光パワーを最大とする）ことができる。
【００６２】
また、ＤＣドリフト等が生じた場合においても、第２光偏向素子６−２により、このドリフト成分に追従して、出力パワーのロスを最小とする（又は出力光パワーを最大とする）ことができる。
また、第１電極コントローラ７−１および第２電極コントローラ７−２により、第２電極コントローラ７−２によるＤＣドリフトに追従するためのフィードバック制御と、第１電極コントローラ７−１による出力ポート選択のためのスイッチ動作制御が回路レベルで分離されていて、それぞれが独立に動作可能であるため、駆動電圧制御部４ｂａによるスイッチ動作の制御がＤＣドリフト追従のための制御に律速されることがない。
【００６３】
〔Ｂ〕その他
上述した本実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することができる。
たとえば、出力ポートの設置数や、第１光偏向素子６−１、第２光偏向素子６−２による偏向方向などは、上述の本実施形態に限定されるものではない。
【００６４】
また、第１光偏向素子６−１および第２光偏向素子６−２をなす結晶部材２としては、一体に構成されているが、これ以外の構成とすることを妨げるものではない。
さらに、上述した実施形態の開示により、本発明の装置を製造することは可能である。
〔Ｃ〕付記
（付記１）
入力光を偏向させることにより、複数の出力ポートのいずれかへ切り替えて出力する光スイッチ装置であって、
第１駆動電圧の供給により印加された電界により、出力先となる出力ポート位置に応じた角度で該入力光を偏向させる第１光偏向素子と、
第２駆動電圧の供給により印加された電界により、該出力先とした出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第１光偏向素子からの光についての偏向角度を微調整する第２光偏向素子と、をそなえたことを特徴とする、光スイッチ装置。
【００６５】
（付記２）
出力先となる出力ポート位置に応じて該入力光を偏向させる駆動電圧を該第１駆動電圧として該第１光偏向素子に供給制御する第１供給制御部と、
該出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第２駆動電圧を該第２光偏向素子に供給制御する第２供給制御部と、をそなえたことを特徴とする付記１記載の光スイッチ装置。
【００６６】
（付記３）
該第１供給制御部が、
該出力先となる出力ポート位置に応じて供給すべき該第１駆動電圧に関する情報を記憶する記憶部と、
該記憶部の内容を参照することにより、切替先となる出力ポートに応じた該第１駆動電圧の制御信号を出力する駆動電圧制御部と、
該駆動電圧制御部からの該制御信号に基づき該第１駆動電圧を供給する供給部と、をそなえたことを特徴とする付記２記載の光スイッチ装置。
【００６７】
（付記４）
該第２供給制御部が、
各出力ポートから出力される出力光パワーをモニタするパワーモニタと、
該パワーモニタからのモニタ結果に基づいて、該出力先とした出力ポートからの出力光パワーが最大となるように、該第２光偏向素子に対する第２駆動電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部と、をそなえたことを特徴とする付記２または３記載の光スイッチ装置。
【００６８】
（付記５）
該第１供給制御部が、
該出力先となる出力ポート位置に応じて供給すべき該第１駆動電圧に関する情報を記憶する記憶部と、
該記憶部の内容を参照することにより、切替先となる出力ポートに応じた該第１駆動電圧の制御信号を出力する駆動電圧制御部と、
該制御部からの該制御信号に基づき該第１駆動電圧を供給する供給部と、をそなえ、
該第２供給制御部が、
各出力ポートから出力される出力光パワーをモニタするパワーモニタと、
該パワーモニタからのモニタ結果に基づいて、該出力先とした出力ポートからの出力光パワーが最大となるように、該第２光偏向素子に対する第２駆動電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部と、をそなえ、
かつ、該第２供給制御部が、該フィードバック制御部で制御される該第２駆動電圧が、予め設定された電圧範囲を超える場合に、該第１供給制御部に対してアラームを出力するアラーム出力部をそなえるとともに、
該第１供給制御部が、該アラーム出力部からの該アラームを受けた場合に、該記憶部において記憶されている該第１駆動電圧に関する情報を更新制御する更新制御部をそなえたことを特徴とする付記２記載の光スイッチ装置。
【００６９】
（付記６）
該フィードバック制御部においてアラームを出力する際の該第２駆動電圧の電圧範囲は、該第２偏向素子において偏向可能な角度範囲に対応した、該第２駆動電圧の電圧範囲であることを特徴とする、付記５記載の光スイッチ装置。
（付記７）
該更新制御部は、該第１光偏向素子による偏向方向が出力ポートに近づくように、該第１駆動電圧に関する情報を補正することを特徴とする、付記５又は６記載の光スイッチ装置。
【００７０】
（付記８）
該第２光偏向素子における該第２駆動電圧に対する光偏向角度の分解能が、該第１光偏向素子における該第１駆動電圧に対する光偏向角度の分解能よりも、高分解能となるように、該第１および第２光偏向素子が構成されたことを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項記載の光スイッチ装置。
【００７１】
（付記９）
該第１および第２光偏向素子がそれぞれ、電気光学効果を有する結晶部材と、該結晶部材における対向面に形成され該第１および第２駆動電圧が供給される電極と、をそなえて構成されたことを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項記載の光スイッチ装置。
（付記１０）
該第１および第２光偏向素子をなす該結晶部材が一体に構成されたことを特徴とする、付記９記載の光スイッチ装置。
【００７２】
（付記１１）
入力光を偏向させることにより、複数の出力ポートのいずれかへ切り替えて出力すべく、第１駆動電圧の供給により印加された電界により、出力先となる出力ポート位置に応じた角度で該入力光を偏向させる第１光偏向素子と、第２駆動電圧の供給により印加された電界により、該出力先とした出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第１光偏向素子からの光についての偏向角度を微調整する第２光偏向素子と、をそなえた光スイッチ装置における該第１および第２光偏向素子に対する駆動電圧を制御する方法であって、
出力先となる出力ポート位置に応じて該入力光を偏向させる駆動電圧を該第１駆動電圧として該第１光偏向素子に供給制御する一方、
該出力ポートから出力される出力光パワーが最大となるように、該第２駆動電圧を該第２光偏向素子に供給制御することを特徴とする、光スイッチ装置の駆動電圧制御方法。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる光スイッチ装置を示す模式的斜視図である。
【図２】本実施形態における第１光偏向素子による光の偏向方向について示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる光スイッチ装置の変形例を示す模式的斜視図である。
【図４】本実施形態における第１光偏向素子による出力ポートに応じた第１駆動電圧およびその場合の光の偏向方向について示す図である。
【図５】本実施形態における第２光偏向素子による光の偏向方向について示す図である。
【図６】記憶部の内容を示す図である。
【図７】本実施形態における第１電極コントローラによる第１電極に対する第１駆動電圧の供給制御について説明するためのフローチャートである。
【図８】本実施形態における第２電極コントローラによる第２電極に対する第２駆動電圧の供給制御について説明するためのフローチャートである。
【図９】本実施形態における第２電極コントローラによる第２電極に対する第２駆動電圧の供給制御について説明するための図である。
【図１０】本実施形態における第２電極コントローラによる第２電極に対する第２駆動電圧の供給制御について説明するための図である。
【図１１】本実施形態における第２電極コントローラによる第２電極に対する第２駆動電圧の供給制御について説明するための図である。
【図１２】本実施形態における更新制御部による記憶部の更新制御について説明するための図である。
【図１３】本実施形態における更新制御部による記憶部の更新制御について説明するための図である。
【図１４】光偏向デバイスによる光スイッチ装置の一例について示す図である。
【図１５】図１４に示す光スイッチ装置における課題について説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
１，１０１Ａ    光スイッチ装置
２，１０２    結晶部材
２−１〜２−４，１０２−１〜１０２−３    結晶部材の面
３−１    第１電極
３−２    第２電極
４，１０４    制御回路
４ａ    記憶部
４ｂ    処理部
４ｂａ    駆動電圧制御部
４ｂｂ    更新制御部
５，１０５    駆動回路
６−１    第１光偏向素子
６−２    第２光偏向素子
７−１    第１電極コントローラ（第１供給制御部）
７−２    第２電極コントローラ（第２供給制御部）
８ａ    パワーモニタ（フォトダイオード）
８ｂ    処理部
８ｂａ    フィードバック制御部
８ｂｂ    アラーム出力部
９    外部インターフェース
１０１    光偏向デバイス
１０３    電極
【図１】
2006284766.tif 000003
【図２】
2006284766.tif 000004
【図３】
2006284766.tif 000005
【図４】
2006284766.tif 000006
【図５】
2006284766.tif 000007
【図６】
2006284766.tif 000008
【図７】
2006284766.tif 000009
【図８】
2006284766.tif 000010
【図９】
2006284766.tif 000011
【図１０】
2006284766.tif 000012
【図１１】
2006284766.tif 000013
【図１２】
2006284766.tif 000014
【図１３】
2006284766.tif 000015
【図１４】
2006284766.tif 000016
【図１５】
2006284766.tif 000017