(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した光ビームを複数のミラーによって連続的に反射させ、任意の出力ポートに出力する光スイッチに適用され、光パスを接続する複数のミラーの角度を設定する印加電圧（ＤＣ成分）に所定の周波数の摂動電圧（ＲＦ成分）を重畳してミラーを駆動し、各出力ポートにおける出力光強度を検出してミラーの角度を調整しながら出力光強度を安定化する制御を行う光スイッチ制御装置において、
前記摂動電圧として少なくとも２つの周波数を合成した摂動電圧を用い、前記出力光強度から当該摂動周波数ごとの光強度信号を抽出し、各摂動周波数の光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数を選択し、その摂動周波数の光強度信号に基づいて前記出力光強度の安定化制御を行う手段を備えた
ことを特徴とする光スイッチ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光スイッチ制御装置において、
前記光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数が１以上ある場合には、その中から任意の１つの摂動周波数を選択し、その光強度信号を用いて前記出力光強度の安定化制御を行う構成である
ことを特徴とする光スイッチ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光スイッチ制御装置において、
前記光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数が１以上ある場合には、その中から事前に設定する順位に基づく１つの摂動周波数を選択し、その光強度信号を用いて前記出力光強度の安定化制御を行う構成である
ことを特徴とする光スイッチ制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光スイッチ制御装置において、
前記光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数が１以上ある場合には、その摂動周波数の光強度信号を合成した光強度信号を用いて前記出力光強度の安定化制御を行う構成である
ことを特徴とする光スイッチ制御装置。
【請求項５】
複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した光ビームを複数のミラーによって連続的に反射させ、任意の出力ポートに出力する光スイッチに適用され、光パスを接続する複数のミラーの角度を設定する印加電圧（ＤＣ成分）に所定の周波数の摂動電圧（ＲＦ成分）を重畳してミラーを駆動し、各出力ポートにおける出力光強度を検出してミラーの角度を調整しながら出力光強度を安定化する制御を行う光スイッチ制御方法において、
前記摂動電圧として少なくとも２つの周波数を合成した摂動電圧を用い、前記出力光強度から当該摂動周波数ごとの光強度信号を抽出し、各摂動周波数の光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数を選択し、その摂動周波数の光強度信号に基づいて前記出力光強度の安定化制御を行う
ことを特徴とする光スイッチ制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の光スイッチ制御方法において、
前記光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数が１以上ある場合には、その中から任意の１つの摂動周波数を選択し、その光強度信号を用いて前記出力光強度の安定化制御を行う
ことを特徴とする光スイッチ制御方法。
【請求項７】
請求項５に記載の光スイッチ制御方法において、
前記光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数が１以上ある場合には、その中から事前に設定する順位に基づく１つの摂動周波数を選択し、その光強度信号を用いて前記出力光強度の安定化制御を行う
ことを特徴とする光スイッチ制御方法。
【請求項８】
請求項５に記載の光スイッチ制御方法において、
前記光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数が１以上ある場合には、その摂動周波数の光強度信号を合成した光強度信号を用いて前記出力光強度の安定化制御を行う
ことを特徴とする光スイッチ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した光ビームを複数のＭＥＭＳ（Micro Electric Mechanical System) ミラーによって連続的に反射させ、任意の出力ポートに出力する光スイッチにおいて、光ビームの出力経路を決める複数のＭＥＭＳミラーの角度制御を行い、出力ポートにおける出力光強度を安定化する光スイッチ制御方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、光スイッチの構成例を示す。図５において、光スイッチは、複数のコリメータを２次元に配置した２つのコリメータアレイ１，２と、複数のミラーを２次元に配置した２つのＭＥＭＳミラーアレイ３，４を組み合わせた構成である。なお、入力側のコリメータアレイ１には、各コリメータ（入力ポート）に対応させて複数の光ファイバを２次元に配置した入力光ファイバアレイが接続され、出力側のコリメータアレイ２には、各コリメータ（出力ポート）に対応させて複数の光ファイバを２次元に配置した出力光ファイバアレイが接続される。また、各ミラーはＭＥＭＳ技術によりその角度が制御され、２つのＭＥＭＳミラーアレイ３，４で反射させるミラーの組み合わせによって任意の入出力光ファイバ間の接続（出力経路の切り替え）が可能になっている。
【０００３】
ここで、入出力光ファイバ間の接続を行う光スイッチは、出力ポートごとに最適な出力光強度が得られるように各ミラーの角度を随時微調整する。従来の調整方法としては、各ミラーの角度を設定する印加電圧（ＤＣ成分）に所定の周波数の摂動電圧（ＲＦ成分）を重畳してミラーを駆動し、光スイッチの各出力ポートの出力光強度を検出し、出力光強度が最適になるように各ミラーの角度調整を行う方法がある（特許文献１）。例えば、微分駆動法では、位置調整対象であるミラーを微小駆動（回転）させたときのミラー駆動（回転）量と駆動位置における光ビーム強度とから光強度微分値を求め、この光強度微分値と所定のステップ量とから次の移動目標位置を算出し、その目標位置に順次ミラーを移動させることによりミラーを最適位置に調整する。また、円駆動法では、ミラーから反射した光ビームが円環状の軌跡を描くようにミラーを円駆動させ、円駆動中の任意の角度における光ビーム強度を検出し、その中で最大の光ビーム強度を検出した角度を算出し、その角度にミラーを調整する手順を順次繰り返して光ビームが最大になる位置にミラーを調整する。
【特許文献１】特開２００４−２７１９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光スイッチの各出力ポートの出力光強度を測定し、複数のミラーの角度調整により各出力ポートの出力光強度を安定化する出力光強度安定化制御中に、例えば入力信号光の光強度が何らかの理由により変動していたり、光スイッチの各ミラーが外部要因あるいは故障などにより振動すると、測定している出力光強度が周期的に変動することがある。この出力光強度の変動が摂動周波数に一致すると出力光強度安定化制御が不安定になり、出力光強度が安定しない問題がある。
【０００５】
本発明は、所定の周波数の摂動電圧を用いた出力光強度安定化制御中に、出力光強度変動が出力光強度安定化制御に伴う正常値の範囲を超える異常値を示したときに、誤動作による出力光強度の変動を防ぐことができる光スイッチ制御方法および装置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】
【０００６】
第１の発明は、複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した光ビームを複数のミラーによって連続的に反射させ、任意の出力ポートに出力する光スイッチに適用され、光パスを接続する複数のミラーの角度を設定する印加電圧（ＤＣ成分）に所定の周波数の摂動電圧（ＲＦ成分）を重畳してミラーを駆動し、各出力ポートにおける出力光強度を検出してミラーの角度を調整しながら出力光強度を安定化する制御を行う光スイッチ制御装置において、摂動電圧として少なくとも２つの周波数を合成した摂動電圧を用い、出力光強度から当該摂動周波数ごとの光強度信号を抽出し、各摂動周波数の光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数を選択し、その摂動周波数の光強度信号に基づいて出力光強度の安定化制御を行う手段を備える。
【０００７】
第２の発明は、複数の入出力ポート間で、任意の入力ポートから入力した光ビームを複数のミラーによって連続的に反射させ、任意の出力ポートに出力する光スイッチに適用され、光パスを接続する複数のミラーの角度を設定する印加電圧（ＤＣ成分）に所定の周波数の摂動電圧（ＲＦ成分）を重畳してミラーを駆動し、各出力ポートにおける出力光強度を検出してミラーの角度を調整しながら出力光強度を安定化する制御を行う光スイッチ制御方法において、摂動電圧として少なくとも２つの周波数を合成した摂動電圧を用い、出力光強度から当該摂動周波数ごとの光強度信号を抽出し、各摂動周波数の光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数を選択し、その摂動周波数の光強度信号に基づいて出力光強度の安定化制御を行う。
【０００８】
ここで、光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数が１以上ある場合には、その中から任意の１つの摂動周波数を選択し、その光強度信号を用いて出力光強度の安定化制御を行うとしてもよい。または、光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数が１以上ある場合には、その中から事前に設定する順位に基づく１つの摂動周波数を選択し、その光強度信号を用いて出力光強度の安定化制御を行うとしてもよい。または、光強度信号の変動が想定される正常範囲内にある摂動周波数が１以上ある場合には、その摂動周波数の光強度信号を合成した光強度信号を用いて出力光強度の安定化制御を行うとしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
ＭＥＭＳミラーを用いた光スイッチの出力光強度が一定になるように制御するには、ＭＥＭＳミラーの角度を随時微調整する必要がある。
【００１０】
本発明では、ミラーに印加する摂動電圧として複数の周波数を合成したものを用い、ある摂動周波数の光強度信号が出力光強度の安定化動作に影響があると判断される場合に、当該摂動周波数の光強度信号を除外して出力強度安定化制御を行う。これにより、例えば特定周波数の入力強度変動が生じた場合でも、影響の受けにくい摂動周波数の光強度信号を用いた出力強度安定化制御が実現し、過剰な出力強度変動を抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の光スイッチ制御装置の実施形態を示す。
図１において、光スイッチ１０は、入力ポート８と出力ポート９との間の１組みのミラー１１，１２のみを示し、本実施形態の光スイッチ制御装置としてこの１組のミラー１１，１２のミラー角度を制御し、出力光強度を安定化するための機構について説明する。
【００１２】
出力光強度安定化制御部２１は、ミラー１１，１２のミラー角度を初期設定する印加電圧（ＤＣ成分）を出力し、摂動電圧印加部２２でそれぞれ周波数ｆ１〜ｆｎの摂動電圧（ＲＦ成分）を重畳し、合成部２３でそれらを合成してミラー角度制御部２４，２５に入力する。ｎは２以上の整数である。ミラー角度制御部２４，２５は、与えられる印加電圧（ＤＣ成分＋ＲＦ成分）に応じてミラー１１，１２のミラー角度を制御される。
【００１３】
出力光強度測定部２７は、出力ポート９の出力光を光カプラ２６を介して入力し、出力光強度を検出する。この光強度信号は、分岐部２８でｎ分岐され、さらに摂動成分抽出部２９で摂動周波数ｆ１〜ｆｎに対応する光強度成分を抽出して出力光強度安定化制御部２１に入力する。出力光強度安定化制御部２１は、摂動周波数ｆ１〜ｆｎの光強度変動が許容範囲内に収まっているか否かを評価し、光強度変動が正常範囲内にある摂動周波数の光強度に基づいてミラー１１，１２のミラー角度を決定する印加電圧（ＤＣ成分）をフィードバック制御する。
【００１４】
図２は、本発明の光スイッチ制御装置の実施形態における処理手順を示す。
まず、ミラー１１，１２のミラー角度を決める印加電圧（ＤＣ成分）が初期設定される（Ｓ１）。次に、ミラー１１，１２の印加電圧（ＤＣ成分）に周波数ｆ１〜ｆｎの摂動電圧（ＲＦ成分）が重畳され、それらを合成した印加電圧（ＤＣ成分＋ＲＦ成分）が生成される（Ｓ２）。次に、その印加電圧（ＤＣ成分＋ＲＦ成分）によってミラー１１，１２が駆動され（Ｓ３）、出力光強度が検出される（Ｓ４）。
【００１５】
次に、光強度信号から摂動周波数ｆ１〜ｆｎの各光強度成分に抽出し（Ｓ５）、各摂動周波数ｆ１〜ｆｎごとの光強度変動が許容範囲内に収まっているか否かを判定する（Ｓ６）。次に、光強度変動が正常範囲内にある摂動周波数を選択し、その摂動周波数の光強度信号に基づいて出力光強度を評価し（Ｓ７）、ミラー１１，１２のミラー角度を制御する印加電圧（ＤＣ成分）を再設定し（Ｓ８）、ステップＳ２の摂動電圧（ＲＦ成分）を重畳する処理に戻る。以上の処理を繰り返しながら、内部要因または外乱要因により光強度変動が異常を示す摂動周波数成分を除くことにより、光強度変動が正常範囲内にある摂動周波数の出力光強度に基づいて出力光強度安定化制御を行うことができる。
【００１６】
ここで、ステップＳ６において摂動周波数ｆ１〜ｆｎの光強度変動が許容範囲内に収まっているか否かを判定し、ステップＳ７において光強度変動が正常範囲内にある摂動周波数を選択する方法について、図３を参照して説明する。
【００１７】
光強度変動が正常か異常の判定方法は、検出された光強度波形と、想定される光強度波形およびその±ΔdBの許容範囲を比較し、検出された光強度波形が想定される光強度波形に対する許容範囲を超えていれば「異常」、許容範囲内であれば「正常」と判定する。図３では、摂動周波数ｆ１，ｆｎの光強度変動が許容範囲内にあって「正常」と判定され、摂動周波数ｆ２の光強度変動が許容範囲を超えていて「異常」と判定される例を示す。そして、光強度変動が「正常」を示す摂動周波数が１以上あれば、次の３つのパターンに応じて出力光強度安定化制御に用いる摂動周波数を選択する。
【００１８】
パターン１：「正常」な摂動周波数の中から任意の１つの摂動周波数を選択し、その光              強度信号を評価対象とする。
パターン２：「正常」な摂動周波数の中から、事前に設定する順位に基づく１つの摂動              周波数を選択し、その光強度信号を評価対象とする。なお、事前に設定す              る順位とは、例えば摂動周波数の低い順または高い順とする。
パターン３：「正常」な摂動周波数の全てを選択し、その合成した光強度波形を評価対              象とする。
【００１９】
また、光強度変動が「正常」を示す摂動周波数がなく、全てが「異常」を示す場合には次の３つのパターンに応じた処理を行う。
【００２０】
パターン４：全ての摂動周波数を不採用とし、ミラーの角度調整を実施せずに再度摂動              電圧印加を実施する（図２のステップＳ１に戻る）。
パターン５：「異常」な摂動周波数の中から、事前に設定する順位に基づく１つの摂動              周波数を選択し、その光強度波形を評価対象とする。なお、事前に設定す              る順位とは、例えば摂動周波数の低い順または高い順とする。
パターン６：「異常」な摂動周波数の全てを選択し、その合成した光強度波形を評価対              象とする。
【００２１】
なお、通常はパターン４であり、パターン５，６は例えば事前に異常要因が分かっている場合など、何らかの事情によりパターン４でリセットしても改善が見込めないときなどに採用するものとする。
【００２２】
また、図４に示すように、光スイッチ１０の入力ポート８に接続される装置に異常が生じたときに、周波数ｆx を含む光強度変動を発生させることが事前に分かっていれば次のような対応が可能である。周波数ｆx の光強度変動が「異常」を示す場合に、光スイッチ１０の入力ポート８に接続される装置に異常が生じたものとして警報を表示することにより、システム外の故障かシステム内の故障かを切り分けることができる。その上で、当該摂動周波数ｆx を除外して摂動周波数の選択を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の光スイッチ制御装置の実施形態を示す図。
【図２】本発明の光スイッチ制御装置の実施形態における処理手順を示すフローチャート。
【図３】光強度変動が正常範囲内にある摂動周波数の選択方法を説明する図。
【図４】本発明の光スイッチ制御装置の運用例を示す図。
【図５】光スイッチの構成例を示す図。
【符号の説明】
【００２４】
１，２  コリメータアレイ
３，４  ＭＥＭＳミラーアレイ
８  入力ポート
９  出力ポート
１０  光スイッチ
１１，１２  ミラー
２１  出力光強度安定化制御部
２２  摂動電圧印加部
２３  合成部
２４，２５  ミラー角度制御部
２６  光カプラ
２７  出力光強度測定部
２８  分岐部
２９  摂動成分抽出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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