(57)【要約】【課題】光スイッチの操作方法に関し、入力側の複数の光偏向手段と出力側の複数の光偏向手段との間を結ぶ光パスを切り替え設定することで光接続する光スイッチを操作するに際し、誤った切り替えの組み合わせで光パスが設定されることを簡単な操作方法に依って防止しようとする。【解決手段】入力側ポート１Ａ〜４Ａからの入力光を第１の光偏向素子１Ｂ〜４Ｂに依って偏向させ、その偏向光を第２の光偏向素子１Ｃ〜４Ｃに依って更に偏向させ、出力側ポート１Ｄ〜４Ｄに出力光として導く光スイッチに於いて、光パスの切り替え時に第１の光偏向素子１Ｂ〜４Ｂと第２の光偏向素子１Ｃ〜４Ｃとの駆動タイミングをずらせて切り替える。【選択図】　　　　図１
2004020673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側ポートからの入力光を第１の光偏向手段に依って偏向させ、その偏向光を第２の光偏向手段に依って更に偏向させ、出力側ポートに出力光として導く光スイッチに於いて、
光パスの切り替え時に第１の光偏向手段と第２の光偏向手段との駆動タイミングをずらせて切り替えること
を特徴とする光スイッチの操作方法。
【請求項２】
入出力チャネル間に於いて、各チャネルに対応する第１のマイクロ・レンズ群と第１の光偏向素子群がスラブ導波路を介して同じく各チャネルに対応する第２の光偏向素子群と第２のマイクロ・レンズ群とに光結合可能に配置され、且つ、第１の光偏向素子及び第２の光偏向素子で光の偏向角度を変えて各入出力チャネル間の光パスを切り替える光スイッチに於いて、
光パスの切り替え時に第１の光偏向素子と第２の光偏向素子との駆動電圧印加タイミングをずらせて切り替えること
を特徴とする光スイッチの操作方法。
【請求項３】
第１の光偏向手段或いは第２の光偏向手段に依る光偏向角度を粗調整及び微調整する為に異なる電圧刻みで印加電圧を変化させる手段を用い、光パスの切り替え時に第１の光偏向手段或いは第２の光偏向手段の何れか一方を粗調整した印加電圧で駆動し、次いで、他方を粗調整した印加電圧で駆動し、更に、第１の光偏向手段或いは第２の光偏向手段の何れか一方を微調整した印加電圧で駆動すること
を特徴とする請求項１記載の光スイッチの操作方法。
【請求項４】
第１の光偏向素子或いは第２の光偏向素子に依る光偏向角度を粗調整及び微調整する為に異なる電圧刻みで印加電圧を変化させる手段を用い、光パスの切り替え時に第１の光偏向素子或いは第２の光偏向素子の何れか一方を粗調整した印加電圧で駆動し、次いで、他方を粗調整した印加電圧で駆動し、更に、第１の光偏向素子或いは第２の光偏向素子の何れか一方を微調整した印加電圧で駆動すること
を特徴とする請求項２記載の光スイッチの操作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信ネットワークのクロス・ポイントに配置する光信号交換機、光信号切替装置、光信号クロスコネクトなどを構成するのに好適な光スイッチを操作する方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信に於ける伝送帯域は増大の一途を辿りつつあり、波長多重化技術の進歩と相俟って、高速且つ大容量化されようとしているところであり、その基幹通信ネットワークに於ける光ファイバ網のハード・ウエア基盤を構築するには光信号の行き先を切り替える接続切り替え装置が必要である。
【０００３】
近年、そのような切り替え装置を構成する光スイッチとして、光偏向を利用して切り替える方式のものが現れ、例えば、特開２０００−１８０９０５（第１の文献）に開示されている光スイッチでは、下部電極を単結晶基板とし、その上に電気光学効果を示す光導波路を形成し、その上に光偏向の為のプリズム型電極を形成し、更に、光をコリメートする薄膜レンズを備えた構成になっていて、プリズム型電極に印加する電圧を制御して入出力ポート間の光パスを切り替えるようにしている。
【０００４】
また、特開２００１−２４２３９６（第２の文献）に開示された光スイッチでは、入力ポートと出力ポートの間の二箇所に回転可能なミラーを配置し、そのミラーの回転角度を制御することで光パスの切り替えを行うようにしていて、微小回転ミラー（ｍｉｃｒｏ　ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ：ＭＥＭＳ）式と呼ばれている。
【０００５】通常、自由空間内の光偏向を利用した光スイッチに於いては、光信号を安定に出力ポートに接続する為、光結合の具合に応じて偏向角度を調整し、結合光強度を偏向素子の駆動パラメータ（例えば電圧）にフィードバックし、適正値に制御する為のトラッキングが行われている。
【０００６】
例えば、電圧で光の偏向方向を制御する方式の場合に於いて、複数の光パスの切り替えを行う際、個々の光偏向素子の電極に印加する電圧を同時且つ独立に変化させる制御を行うことで、切り替え時間を短くすることができる。
【０００７】
然しながら、電圧変化の過渡状態に於いて信号光が出力側ポートに入射した時点でトラッキング制御がかかって、誤った組み合わせで光パスの設定が成されてしまう場合がある。
【０００８】
図３は光パス切り替え時の誤接続について説明する為の光スイッチを表す要部平面図であり、（Ａ）は光パスの設定状態（現状）、（Ｂ）は光パスの設定切り替え予定、（Ｃ）は光パスの設定切り替え過渡状態の誤接続をそれぞれ示している。
【０００９】
図に於いて、１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａは入力側ポート、５は入力側マイクロ・レンズ（第１のマイクロ・レンズ）、１Ｂ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｂは入力側光偏向素子、６はスラブ導波路、１Ｃ，２Ｃ，３Ｃ，４Ｃは出力側光偏向素子、７は出力側マイクロ・レンズ（第２のマイクロ・レンズ）、１Ｄ，２Ｄ，３Ｄ，４Ｄは出力側ポートをそれぞれ示している。尚、ここで、光偏向素子としては、前記第１の文献に挙げられているものを想定している。
【００１０】
また、図３（Ａ）に於いて、１−３は入力側ポート１Ａと出力側ポート３Ｄとを結ぶ光パス、２−４は入力側ポート２Ａと出力側ポート４Ｄとを結ぶ光パス、３−２は入力側ポート３Ａと出力側ポート２Ｄとを結ぶ光パス、４−１は入力側ポート４Ａと出力側ポート１Ｄとを結ぶ光パスをそれぞれ示している。
【００１１】
図３（Ａ）に見られる光パスの記号に関する前記説明から理解できるように、該記号はＭ−Ｎで表され、Ｍ及びＮは共に正の整数であって、Ｍは入力側ポートの順番を、また、Ｎは出力側ポートの順番をそれぞれ示し、従って、入力側ポート１Ａと出力側ポート１Ｄを結ぶ光パスの記号は１−１であり、以下、他の図、即ち、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に於いても同じである。
【００１２】
図３の（Ａ）と（Ｂ）を対比すると判るが、（Ａ）の設定状態に在る光パスは入力側ポート３Ａと出力側ポート２Ｄとを結ぶ光パス３−２を除いて全て切り替える予定になっている。
【００１３】
図３（Ａ）に見られる現状で、例えば、入力側ポート１Ａと出力側ポート３Ｄとの間を結んでいる光パス１−３及び入力側ポート４Ａと出力側ポート１Ｄとの間を結んでいる光パス４−１のそれぞれは、図３（Ｂ）に見られる予定に於いては、光パス１−３が入力側ポート１Ａと出力側ポート４Ｄとの間を結ぶ光パス１−４となるように、また、光パス４−１が入力側ポート４Ａと出力側ポート３Ｄとの間を結ぶ光パス４−３となるように切り替えられることになっている。
【００１４】
そこで、今、光偏向素子３Ｃの印加電圧を変更し、図３（Ｃ）に示してある光パス１−３で結ばれている状態を矢印▲１▼で示してあるように光偏向素子４Ｂからの光を受け入れ可能とするように切り替えて光パス４−３で結ばれる状態とし、且つ、同時に、光偏向素子２Ｂの印加電圧を変更し、図３（Ｃ）に示してある光パス２−４で結ばれている状態を矢印▲２▼で示してあるように光偏向素子１Ｃへと光を出射可能とするように切り替えて光パス２−１で結ばれる状態にしなければならない。
【００１５】
ところが、上記矢印▲１▼及び▲２▼で示した切り替えを行う途中に於いて、入力側ポート２Ａと出力側ポート３Ｄとを結ぶ光パスが成立することを可能にする条件が光偏向素子２Ｂと光偏向素子３Ｃとの間で同時に満たされる事態が起こり、不所望の光パス２−３が設定されてしまい、出力側ポート３Ｄに於いて光パワーを適正化するフィードバック制御が働いている場合には、誤って成立した光パス２−３は、そのまま維持されるように制御されてしまう。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、入力側の複数の光偏向手段と出力側の複数の光偏向手段との間を結ぶ光パスを切り替え設定することで光接続する光スイッチを操作するに際し、誤った切り替えの組み合わせで光パスが設定されることを簡単な操作方法に依って防止しようとする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る光スイッチの操作方法に於いては、入力側ポート（例えば入力側ポート１Ａ乃至４Ａ）からの入力光を第１の光偏向手段（例えば、第１の光偏向素子１Ｂ乃至４Ｂ、第１の光偏向可動ミラー１１Ｂ乃至１４Ｂ）に依って偏向させ、その偏向光を第２の光偏向手段（例えば第２の光偏向素子１Ｃ乃至４Ｃ、第２の光偏向可動ミラー１１Ｃ乃至１４Ｃ）に依って更に偏向させ、出力側ポート（例えば出力側ポート１Ｄ乃至４Ｄ）に出力光として導く光スイッチに於いて、光パスの切り替え時に第１の光偏向手段と第２の光偏向手段との駆動タイミングをずらせて切り替えることが基本になっている。
【００１８】
前記手段を採ることに依り、光スイッチの切り替えを行う際、光結合のパワーを増大させるフィードバック、即ち、トラッキング制御が相加わって、誤った入出力ポート間接続が行われる旨の誤動作を完全に防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態１である光パス切り替え時の操作方法について説明する為の光スイッチを表す要部平面図であり、（Ａ）は光パスの切り替え前に於ける設定状態（現状）、（Ｂ）は出力側、即ち、第２の光偏向素子群の電圧切り替えを行った状態、（Ｃ）は入力側、即ち、第１の光偏向素子群の電圧切り替えを行った状態（切り替え完了状態）をそれぞれ示し、図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、本発明に於いて用いる第１及び第２の光偏向素子は、従来の技術として説明したプリズム型電極をもつ光偏向素子と同様なものであって良い。
【００２０】
図１（Ａ）は、従来の技術を説明した図３に於ける（Ａ）と全く同じであり、従って、入力側ポート１Ａと出力側ポート３Ｄとの間が光パス１−３で、入力側ポート２Ａと出力側ポート４Ｄとの間が光パス２−４で、入力側ポート３Ａと出力側ポート２Ｄが光パス３−２で、入力側ポート４Ａと出力側ポート１Ｄが光パス４−１でそれぞれ結ばれている。
【００２１】
ここで、図１（Ａ）の設定を図３（Ｂ）に見られる切り替え予定と同じ設定に切り替える、即ち、入力側ポート３Ａと出力側ポート２Ｄとを結ぶ光パス３−２のみ現状維持とし、入力側ポート１Ａと出力側ポート４Ｄの間に光パス１−４を設定し、入力側ポート２Ａと出力側ポート１Ｄの間に光パス２−１を設定し、入力側ポート４Ａと出力側ポート３Ｄとの間に光パス４−３を設定するように切り替えを行うものとする。
【００２２】
切り替え操作
（１）　図１（Ａ）に見られる現状の設定状態に関する情報と図３（Ａ）に見られる切り替え予定に関する情報から、各光偏向素子の電極に印加すべき電圧を決定する。その電圧の値は、各光偏向素子に於いて必要とされる光偏向角度から算出される。
【００２３】
（２）　図１（Ｂ）に見られるように、出力側光偏向素子（第２の光偏向素子）群の各電極について決定された電圧を印加する。
【００２４】
この時、光パスが切り替えられる出力側ポートでは、出力側マイクロ・レンズ（第２のマイクロ・レンズ）に対して光の入射はあるものの、出力側光偏向素子に於ける偏向角度が矢印で示してあるように変化しているので、光が出力側ポートに結合されることはない。
【００２５】
（３）　図１（Ｃ）に見られるように、入力側光偏向素子（第１の光偏向素子）群の各電極について決定された電圧を印加する。
【００２６】
この時、光パスは矢印で示してあるように更に変化し、光パスが切り替えられた入力側ポートと出力側ポートとは、ある程度結ばれた状態となって、入力光の一部は検出可能となるが、チャネル、即ち、光パスに依っては、結合強度にばらつきが存在する場合もある。
【００２７】
（４）　各出力側ポートに於いて、光強度を適正化する為、トラッキング制御、即ち、入力側光偏向素子或いは出力側光偏向素子に対する電極印加電圧の微調整を行う。
【００２８】
前記説明した操作方法に於いては、第２の光偏向素子群、即ち、出力側光偏向素子群に対する印加電圧設定を先に行ったが、第１の光偏向素子群に対する印加電圧設定をさきに行う操作手順にしても同様に切り替えることができる。
【００２９】
前記説明した実施の形態１に於いては、電圧を印加することで光偏向角が変化するプリズム型電極をもつ光偏向素子を基本とする光スイッチの場合について説明したが、本発明は、可動ミラーを用いて光偏向を行う光スイッチの場合にも同様に実施することができる。
【００３０】
図２は本発明の実施の形態２である光パス切り替えの対象となる光スイッチについて説明する為の要部平面図であり、図に於いて、１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａは入力側光ファイバ、１５はコリメータ・レンズ、１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂは第１の光偏向可動ミラー、１１Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃは第２の光偏向可動ミラー、１７は集光レンズ、１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄ，１４Ｄは出力側光ファイバをそれぞれ示している。
【００３１】
この光スイッチでは、第１及び第２の光偏向可動ミラーが回動することで光の偏向角度を変えてチャネル間、即ち、ポート間の光信号切り替えを行うようになっている。
【００３２】
コリメータ・レンズ及び集光レンズはガラス或いは樹脂を材料とするレンズをアレイ状に一体化した構成になっていて、光ファイバのそれぞれに対して光結合されるように配置し且つ固定されている。
【００３３】
光偏向可動ミラーは、マイクロマシン技術を適用し、共通のシリコン基板上に可動ミラーを多数集積形成したＭＥＭＳミラーである。
【００３４】
図２の光スイッチに於いても、光パスを切り替える際、個々の光偏向可動ミラーの向きが変化する過程で、偶発的に不所望のポート間に光結合が発生し、その光結合のパワーを増大させるフィードバックが加わって光パスが設定される可能性については実施の形態１と全く同じであり、従って、第１及び第２の光偏向可動ミラー群の回動タイミングをずらすことで実施の形態１と同様に問題を回避することができる。
【００３５】
前記説明した実施の形態１及び実施の形態２の何れに於いても、第１の光偏向手段、及び、第２の光偏向手段の駆動タイミングをずらせるように電圧を印加することが必要であり、また、その印加電圧としては、粗調整と微調整が可能であるように異なる電圧刻みで変化させることができるようにすることが好ましく、最初、第１の光偏向手段、及び、第２の光偏向手段の何れか一方を粗調整印加電圧で駆動し、次に、他方を粗調整印加電圧で駆動し、最後に何れかを微調整印加電圧で駆動すれば良い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に依る光スイッチの操作方法に於いては、入力側ポートからの入力光を第１の光偏向手段に依って偏向させ、その偏向光を第２の光偏向手段に依って更に偏向させ、出力側ポートに出力光として導く光スイッチに於いて、光パスの切り替え時に第１の光偏向手段と第２の光偏向手段との駆動タイミングをずらせて切り替えることが基本になっている。
【００３７】
前記構成を採ることに依り、光スイッチの切り替えを行う際、光結合のパワーを増大させるフィードバック、即ち、トラッキング制御が相加わって、誤った入出力ポート間接続が成立してしまう旨の誤動作を完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１である光パス切り替え時の操作方法について説明する為の光スイッチを表す要部平面図である。
【図２】本発明の実施の形態２である光パス切り替えの対象となる光スイッチについて説明する為の要部平面図である。
【図３】光パス切り替え時の誤接続について説明する為の光スイッチを表す要部平面図である。
【符号の説明】
１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ　入力側ポート
５　入力側マイクロ・レンズ（第１のマイクロ・レンズ）
１Ｂ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ　入力側光偏向素子
６　スラブ導波路
１Ｃ，２Ｃ，３Ｃ，４Ｃ　出力側光偏向素子
７　出力側マイクロ・レンズ（第２のマイクロ・レンズ）
１Ｄ，２Ｄ，３Ｄ，４Ｄ　出力側ポート
１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ　入力側光ファイバ
１５　コリメータ・レンズ
１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ　第１の光偏向可動ミラー
１１Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃ　第２の光偏向可動ミラー
１７　集光レンズ
１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄ，１４Ｄ　出力側光ファイバ
【図１】
2004020673.tif 000003
【図２】
2004020673.tif 000004
【図３】
2004020673.tif 000005