(57)【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つの入力ポートと、出力光を出力する少なくとも１つの出力ポートと、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電極とを備え、操作量に応じた駆動電圧を前記電極に印加して前記ミラーを傾動させることにより前記入力ポートに入力された入力光を偏向させて任意の前記出力ポートに選択的に入射させるミラー装置とを備えた光スイッチの制御方法であって、前記ミラーを前記Ｘ軸回りおよび前記Ｙ軸回りにそれぞれ傾動させる操作量Ｖxおよび操作量Ｖyを座標軸とする平面上において、三角関数にしたがって円軌跡を描くように前記操作量Ｖxおよび前記操作量Ｖyを変化させる摂動パターンを設定する設定ステップと、
前記摂動パターンに基づいて、前記電極に電圧を印加して前記ミラーを摂動させる摂動
ステップと、
前記ミラーを摂動させたときに、１の入力ポートからの入力光が１の出力ポートから出
力される出力光の光強度を検出する検出ステップと、
前記ミラーが摂動している際の出力光の光強度波形と前記円軌跡を描く為に用いた摂動波形から算出される位相差角度と、前記円軌跡の半径量とを用いて、前記入力ポートと前記出力ポートの接続に対応する前記ミラーの傾動角を得るための操作量を算出する誤差演算補正ステップと
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２】
誤差演算補正ステップが行われると、再度設定ステップの処理に移行する移行ステップ
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の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、光スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光スイッチを実現するための技術の１つとして、マイクロミラーを用いたものが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。マイクロミラーを用いた従来の光スイッチを図９に示す。
【０００３】
図９に示す光スイッチは、入力ポート１ａと、出力ポート１ｂと、入力側マイクロミラーアレイ２ａと、出力側マイクロミラーアレイ２ｂとを備えている。入力ポート１ａと出力ポート１ｂは、それぞれ２次元的に配列された複数の光ファイバからなり、マイクロミラーアレイ２ａ，２ｂは、それぞれ２次元的に配列された複数のマイクロミラー装置３ａ，３ｂからなる。なお、図９における矢印は光ビームの進行方向を示している。
【０００４】
ある入力ポート１ａから出射した光信号は、この入力ポート１ａに対応する入力側マイクロミラーアレイ２ａのマイクロミラー装置３ａのミラーにより反射されて進行方向が変化させられる。後述するように、マイクロミラー装置３ａのミラーは２軸回りに回動可能に構成されており、マイクロミラー装置３ａの反射光を出力側マイクロミラーアレイ２ｂの任意のマイクロミラー装置３ｂに向けることができる。同様に、マイクロミラー装置３ｂのミラーも２軸回りに回動可能に構成されており、ミラーの傾斜角を適当に制御することにより、マイクロミラー装置３ｂの反射光を任意の出力ポート１ｂに向けることができる。したがって、入力側マイクロミラーアレイ２ａと出力側マイクロミラーアレイ２ｂのミラーの傾斜角を適当に制御することにより光路の切り替えを行い、２次元的に配列された任意の入力ポート１ａと出力ポート１ｂとの間を接続することができる。
【０００５】
このような光スイッチの構成要素として最も特徴的なものがミラーを有するマイクロミラー装置３ａ，３ｂである。従来より、マイクロミラー装置は、図１０，図１１に示すように、ミラーが形成されたミラー基板２００と、電極が形成された電極基板３００とが並行に配設された構造を有する（非特許文献１参照）。
【０００６】
ミラー基板２００は、板状の枠部２１０と、枠部２１０の開口内に配設された可動枠２２０と、可動枠２２０の開口内に配設されたミラー２３０とを有する。枠部２１０、トーションバネ２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ、可動枠２２０およびミラー２３０は例えば単結晶シリコンで一体形成されている。ミラー２３０の表面には例えば３層のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ層が形成されている。一対のトーションバネ２１１ａ，２１１ｂは、枠部２１０と可動枠２２０とを連結している。可動枠２２０は、一対のトーションバネ２１１ａ，２１１ｂを通る図１０の可動枠回転軸Ｘを軸として回動することができる。同様に、一対のトーションバネ２２１ａ，２２１ｂは、可動枠２２０とミラー２３０とを連結している。ミラー２３０は、一対のトーションバネ２２１ａ，２２１ｂを通る図１０のミラー回動軸Ｙを軸として回動することができる。可動枠回動軸Ｘとミラー回動軸Ｙとは、互いに直交している。結果として、ミラー２３０は、直交する２軸で回動する。
【０００７】
電極基板３００は、板状の基部３１０と、段丘状の突出部３２０とを有する。基部３１０と突出部３２０は例えば単結晶シリコンからなる。突出部３２０は、基部３１０の上面に形成された角錐台の形状を有する第２テラス３２２と、第２テラス３２２の上面に形成された角錐台の形状を有する第１テラス３２１と、第１テラス３２１の上面に形成された柱状の形状を有するピボット３３０とから構成される。突出部３２０の四隅とこの四隅に続く基部３１０の上面には、４つの電極３４０ａ〜３４０ｄが形成されている。また、基部３１０の上面には、突出部３２０を挟むように併設された一対の凸部３６０ａ，３６０ｂが形成されている。さらに、基部３１０の上面には、配線３７０が形成されており、この配線３７０には、引き出し線３４１ａ〜３４１ｄを介して電極３４０ａ〜３４０ｄが接続されている。なお、基部３１０の表面には酸化シリコン等からなる絶縁層３１１が形成されており、この絶縁層３１１の上に電極３４０ａ〜３４０ｄ、引き出し線３４１ａ〜３４１ｄ、配線３７０が形成されている。
【０００８】
以上のようなミラー基板２００と電極基板３００とは、ミラー２３０と電極３４０ａ〜３４０ｄとが対向配置されるように、枠部２１０の下面と凸部３６０ａ，３６０ｂの上面とを接合することにより、図１１に示すようなマイクロミラー装置を構成する。このようなマイクロミラー装置においては、ミラー２３０を接地し、電極３４０ａ〜３４０ｄに正の駆動電圧を与えて、しかも各電極３４０ａ〜３４０ｄとミラー２３０間に非対称な電位差を生じさせることにより、ミラー２３０を静電引力で吸引し、ミラー２３０を任意の方向へ回動させることができる。
【０００９】
【非特許文献１】T.Yamamoto, et al., 「A three-dimensional MEMS optical switching module having 100 input and 100 output ports」, Photonics Technology Letters, IEEE, Volume 15, Issue:10
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したような光スイッチでは、周囲の温度や湿度といった環境の変化や外部からの振動などの影響により、入出力ポートとミラー間の位置誤差やミラーの傾動角に変化が生じ、最適なミラー傾動角からのずれが徐々に大きくなり、出力光のパワー損失が時間とともに変動するドリフトが発生することがある。一般的な光ネットワークシステムに用いられる光スイッチは、この光スイッチ自体が損失変動の原因となるとその光ネットワークシステム全体に大きな影響を及ぼすため、光接続強度（出力光の光強度）の損失を所定の許容値内に抑える必要がある。
【００１１】
しかしながら、単位時間あたりのドリフト量が大きい場合には、このドリフトを抑えるための対策を何もとらないでいると、光接続強度が損失の許容値を超えてしまう恐れがある。このため、光スイッチにおいては、出力光の光強度をモニタすることにより安定した光接続強度を得る安定化制御が行われている。この安定化制御は、具体的には次の手順で行われる。まず、ミラー２３０の傾斜角を制御する制御装置（図示せず）により、マイクロミラー装置３ａ，３ｂに周期的に変化する駆動電圧を供給してミラー２３０に摂動（振動）を与えながら、出力ポート１ｂの出力端側に設けられた出力光測定装置（図示せず）によって出力光の光強度を測定する。次に、駆動電圧の摂動パターンと出力光の光強度の値を制御装置の記憶装置上に保持し、その摂動パターンの中の最大値を比較しながら、最大光接続強度を得る駆動電圧を最適駆動電圧として求める。例えば、初期値の出力電圧から設定した電圧幅±ΔＶで摂動させてそのときの出力強度を比較しながら最大値を探索する、いわゆる山登り法により、最適駆動電圧を求める。最後に、求めた最適駆動電圧を逐次ミラーに印加することを一定時間間隔毎に繰り返す。このような手法により、光接続強度の安定化が行われていた。
【００１２】
このような、いわゆる最大値比較型の最適値探索では、最大光強度の探索のための摂動を行っている際に、外部から何らかのノイズ等の影響を受けると、本来の最大光強度ではないところを最大光強度と見誤り、間違った最適駆動電圧を求めてしまう恐れがある。このような現象は、最大値比較型では避けられない問題となっていた。
【００１３】
そこで、本発明は、外乱ノイズ等が入った場合でも最適な駆動電圧を算出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る光スイッチの制御方法は、入力光を入力する少なくとも１つの入力ポートと、出力光を出力する少なくとも１つの出力ポートと、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電極とを備え、操作量に応じた駆動電圧を電極に印加してミラーを傾動させることにより入力ポートに入力された入力光を偏向させて任意の出力ポートに選択的に入射させるミラー装置とを備えた光スイッチの制御方法であって、ミラーをＸ軸回りおよびＹ軸回りにそれぞれ傾動させる操作量Ｖxおよび操作量Ｖyを座標軸とする平面上において、三角関数にしたがって円軌跡を描くように操作量Ｖxおよび操作量Ｖyを変化させる摂動パターンを設定する設定ステップと、摂動パターンに基づいて、電極に電圧を印加してミラーを摂動させる摂動ステップと、ミラーを摂動させたときに、１の入力ポートからの入力光が１の出力ポートから出力される出力光の光強度を検出する検出ステップと、ミラーが摂動している際の出力光の光強度波形と円軌跡を描くために用いた摂動波形から算出される位相差角度と、円軌跡の半径量とを用いて、入力ポートと出力ポートの接続に対応するミラーの傾動角を得るための操作量を算出する誤差演算補正ステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
上記光スイッチの制御方法において、誤差演算補正ステップが行われると、再度設定ステップの処理に移行する移行ステップをさらに有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ミラーが摂動している際の光強度の時系列変化を近似した三角関数と摂動パターンの設定に用いた三角関数との位相差角度と、円軌跡の半径とから特定される平面上での電圧値を最適な動作電圧として設定することにより、あるタイミングで外乱ノイズによる影響で本来得られるべき値から外れた値があった場合でもその他の取得光強度を用いた平均化処理が実現されるため、光強度が最大となる駆動電圧を算出することができる。このため外乱ノイズに対してロバスト性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、図９，図１０，図１１を参照して背景技術の欄で説明した構成要素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。
【００２０】
なお、図１０によく示されるように、ミラー２３０には、４つの電極３４０ａ〜３４０ｄが対向配置されており、それぞれに電圧を印加させることにより、ミラー２３０をＸ軸およびＹ軸回りの任意の方向に傾動させることができる。ここで、ミラー２３０のＸ軸回りの傾動角をθx、Ｙ軸回りの傾動角をθy、傾動角θx，θyにそれぞれ１対１に対応する操作量をＶx，Ｖyとすると、電極３４０ａ〜３４０ｄそれぞれへの印加電圧Ｖ１〜Ｖ４は、下式（１０１）〜（１０４）で表される。
【００２１】
Ｖ1＝Ｖ0＋Ｖx  ・・・（１０１）
Ｖ2＝Ｖ0＋Ｖy  ・・・（１０２）
Ｖ3＝Ｖ0−Ｖx  ・・・（１０３）
Ｖ4＝Ｖ0−Ｖy  ・・・（１０４）
【００２２】
上式（１０１）〜（１０４）において、Ｖ0はバイアス電圧と呼ばれ、操作量からミラー傾動角への線形性を向上させることができる。
【００２３】
＜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１０は、入力ポート１ａと、出力ポート１ｂと、入力側マイクロミラー装置３ａと、出力側マイクロミラー装置３ｂと、出力光測定装置４と、制御装置５とを備える。
【００２４】
出力光測定装置４は、出力ポート１ｂから出射された出力光の強度を検出し、電気信号に変換する。このような出力光測定装置４の構成例としては、出力光の一部を切り出して、フォトダイオードなどの受光素子で出力光の強度を測定する構成が考えられる。
【００２５】
制御装置５は、駆動部６と検出部７と制御部８と記憶部９から構成される。
【００２６】
駆動部６は、制御部８の生成する操作量に基づいて、マイクロミラー装置３ａ，３ｂの電極に駆動電圧を印加してミラー２３０を所定の角度に傾斜させる。
【００２７】
検出部７は、駆動部６によりマイクロミラー装置３ａ，３ｂを駆動させたときの出力光測定装置４による出力光の測定結果を検出する。この検出した測定結果は制御部８に出力される。
【００２８】
制御部８は、光スイッチ全体の動作を制御する機能部であって、図２に示すように、スイッチング部８１と、摂動パターン設定部８２と、比較更新部８３と、操作量生成部８４と、誤差演算補正部８５とを少なくとも備えている。
【００２９】
スイッチング部８１は、任意の入力ポート１ａと任意の出力ポート１ｂとの光路を接続する際、各ポートに対応するマイクロミラー装置３ａとマイクロミラー装置３ｂのミラー２３０の初期の傾動角に対応した操作量を記憶部９から読み出し、駆動部６を介して各駆動電極に駆動電圧を印加する。
【００３０】
摂動パターン設定部８２は、ミラー２３０を初期の傾動角から円形状の軌跡で摂動させる際の円の半径を決定する半径量Ｖｓと円軌跡で摂動する際の分割点数ｐｔ（以下、「摂動点数」という）を設定し、円軌跡に基づいた操作量を生成する機能部である。ここで、ミラー２３０を円形の軌跡で摂動させるためにマイクロミラー装置３ａ，３ｂに周期的に変化させる操作量を、摂動操作量という。また、摂動とは、マイクロミラー装置３ａ，３ｂの各電極に摂動操作量を基に生成された駆動電圧を印加することにより、ミラー２３０を初期傾動角から回転摂動させることを意味する。例えば、図１０，図１１に示すように４つの電極３４０ａ〜３４０ｄを有する場合、それぞれの電極に摂動操作量を基に生成された駆動電圧を印加することにより、ミラー２３０を摂動させることができる。この場合、各電極への印加電圧は、ミラー２３０との位置関係とミラー２３０を摂動させる方向等にしたがって決定する。仮に、Ｘ軸回りのミラー２３０の傾動角θxは、電極３４０ａと電極３４０ｃにより駆動され、ミラー２３０が電極３４０ａに近づく方向を正方向とする。また、Ｙ軸回りのミラー２３０の傾動角θyは、電極３４０ｂと電極３４０ｄとにより駆動され、ミラー２３０が電極３４０ｂに近づく方向を正方向とする。例えば、Ｘ軸方向の操作量をＶｘ＝１０［Ｖ］、Ｙ軸方向の摂動操作量Ｖｙ＝−２０［Ｖ］とした場合、電極３４０ａに１０［Ｖ］、電極３４０ｄに２０［Ｖ］の電圧を印加する。また、例えば、バイアス電圧を用いながら操作量から傾動角への線形性を増す場合には、式（１０１）〜（１０４）にしたがって操作量から駆動電圧の変換を行う。バイアス電圧Ｖ0＝３０［Ｖ］とすると、電極３４０ａにＶ0＋Ｖx＝４０［Ｖ］、電極３４０ｂにＶ0＋Ｖy＝１０［Ｖ］、電極３４０ｃにＶ0−Ｖx＝２０［Ｖ］、電極３４０ｄにＶ0−Ｖy＝５０［Ｖ］の電圧を印加する。これらの操作量から駆動電圧への変換は、駆動部６により行う。なお、以下において、ミラー２３０をＸ軸方向に回転させるために印加する電圧をＸ軸方向操作量、Ｙ軸方向に回転させるために印加する電圧をＹ軸方向操作量という。摂動パターン設定部８２により設定された半径量Ｖｓおよび駆動点数ｐｔは、記憶部９に記憶される。
【００３１】
比較更新部８３は、誤差演算補正部８５により算出された円軌跡摂動時の損失変動幅推定値ΔＰｐと記憶部９に予め記憶された損失変化量許容値ΔＰとを比較することにより、次回に円軌跡摂動を行うに際に用いる半径量Ｖｓを算出する。また、この算出結果に基づいて、摂動パターン設定部８２により設定された半径量Ｖｓを更新する。この更新された半径量Ｖｓは、摂動パターン設定部８２に出力される。
【００３２】
操作量生成部８４は、任意の入力ポート１ａと任意の出力ポート１ｂとの光路を接続する際、それぞれのポートに対応する任意のマイクロミラー装置３ａと任意のマイクロミラー装置３ｂのミラー２３０に対して、スイッチング部８１により設定された光路接続のための初期の傾動角を示す初期操作量と、摂動パターン設定部８２により設定された円軌跡半径量Ｖｓおよび駆動点数ｐｔとに基づいて摂動させるための摂動操作量により、それぞれのミラー２３０を摂動させるための操作量を設定し、駆動部６によりマイクロミラー装置３ａ，３ｂへの駆動電圧を印加する。
【００３３】
誤差演算補正部８５は、操作量生成部８４によりミラー２３０を摂動させたときの検出部７による出力光の光強度の検出結果から、光路を接続している入力ポート１ａと出力ポート１ｂのそれぞれのポートに対応するマイクロミラー装置３ａ，３ｂのミラー２３０の最適な傾動角を実現する操作量（以下、「動作操作量」という）を算出する。また、ミラー２３０を円形の軌跡で摂動させたときの損失変動幅の推定値ΔＰｐを算出する。算出した動作操作量や損失変動幅推定値ΔＰｐは、記憶部９に記憶される。なお、損失変動幅推定値ΔＰｐは、比較更新部８３に入力されるようにしてもよい。
【００３４】
記憶部９は，摂動パターン設定部８２により設定された半径量Ｖｓ、駆動点数ｐｔ、予め設定される損失変化量許容値ΔＰ、操作量生成部８４により設定される摂動電圧パターン、動作操作量および光スイッチ１０の動作を実現するためのプログラム等を記憶する。
【００３５】
このような制御装置５は、ＣＰＵなどの演算装置、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネルなどの外部からの情報入力を検知する入力装置、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などの通信回線を介して各種情報の送受信を行うＩ／Ｆ装置およびＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示装置等を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわち、ハードウエア資源とソフトウエアが協働することによって、上記のハードウエア資源がプログラムによって制御され、上述した駆動部６、検出部７、制御部８、記憶部９が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリーカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。
【００３６】
＜制御装置の動作＞
次に、図３を参照して、本実施の形態に係る光スイッチの制御装置の動作について説明する。
【００３７】
まず、制御部８のスイッチング部８１は、光路を接続する入力ポート１ａと出力ポート１ｂのそれぞれのポートに対応するマイクロミラー装置３ａ，３ｂのミラー２３０の初期傾動角に対応した操作量を記憶部９より読み出し、初期操作量を設定する。操作量生成部８４は、初期操作量にしたがってそれぞれのマイクロミラー装置３ａ，３ｂの対応する電極に駆動電圧を印加する（ステップＳ０）。
【００３８】
次に、制御部８の操作量生成部８４は、摂動パターン設定部８２により設定された摂動操作量に基づいて、マイクロミラー装置３ａ，３ｂの対応する電極に駆動部６を介して駆動電圧を印加し、ミラー２３０を初期傾動角から摂動させる（ステップＳ１）。このような摂動を行うための摂動パターンの設定動作の詳細については後述する。
【００３９】
ミラー２３０を摂動させると、検出部７は、出力光測定装置４により測定された出力ポート１ｂからの出力光の光強度を検出する（ステップＳ２）。この検出した光強度は、誤差演算補正部８５に入力される。
【００４０】
摂動時の光強度が検出されると、制御部８の誤差演算補正部８５は、摂動操作量と各摂動操作量における光強度の値から光強度の最大値を得る操作量、すなわち動作操作量により上述した初期操作量を補正および更新し、ミラー２３０の傾動角を調整する（ステップ３）。このような誤差演算補正部８５による最適値探索動作の詳細については後述する。なお、このとき、誤差演算補正部８５は、ミラー２３０を円形の軌跡で摂動させたときの損失変動幅推定値ΔＰｐを算出する。
【００４１】
動作操作量が算出されると、比較更新部８３は、誤差演算補正部８５により算出された損失変動幅推定値ΔＰｐと記憶部９に記憶された損失変化量許容値ΔＰとを比較することにより、ミラー２３０を円形の軌跡に沿って摂動させる際のその円形の半径を更新する（ステップ４）。このような円軌跡摂動半径更新動作の詳細については後述する。
【００４２】
上述したステップＳ０〜Ｓ４以外の処理が要求された場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御装置５は、他の処理を行う（ステップＳ６）。一方、上述したステップＳ０〜Ｓ４以外の処理が要求されない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、制御装置５は、ステップＳ１の処理に戻り、上述したような光スイッチを安定して行うための処理を繰り返し行う（ステップＳ６）。
【００４３】
＜摂動パターン設定動作＞
次に、制御部８の摂動パターン設定部８２による摂動パターン設定動作の詳細について説明する。この摂動パターン設定動作とは、ミラー２３０を摂動させるためにマイクロミラー装置３ａ，３ｂに供給する摂動操作量を設定するための動作である。この動作について、任意のマイクロミラー装置３ａに供給する円形の軌跡の摂動操作量（以下、円軌跡摂動操作量という）を設定する場合を例に説明する。
【００４４】
摂動パターン設定部８２は、任意のマイクロミラー装置３ａの円軌跡摂動操作量を設定する場合、そのマイクロミラー装置３ａのＸ軸方向の操作量の初期値Ｖx0、Ｙ軸方向の操作量の初期値Ｖyo、半径量Ｖｓおよび駆動点数Ｐｔを設定し、これらの値に基づいて下式（１），（２）から各駆動点ｉにおける駆動電圧を算出する。なお、上記初期値Ｖxo、Ｖyo、半径量Ｖｓおよび駆動点数Ｐｔは、予め記憶部９に記憶されている。また、Ｘ軸およびＹ軸は、ミラー２３０と略平行でかつ互いに直交するように設定されているものとする。また、下式（１）におけるｉは、駆動点の識別番号を意味する。
【００４５】
Ｖx［ｉ］＝Ｖxo＋Ｖs＊ｓｉｎ（ｉ＊２π／Ｐｔ）  ・・・（１）
Ｖy［ｉ］＝Ｖyo−Ｖs＊ｃｏｓ（ｉ＊２π／Ｐｔ）＋Ｖs  ・・・（２）
【００４６】
上式（１）、（２）により駆動点数を２０点として算出した摂動操作量の例を図４（ａ），図４（ｂ）に示す。マイクロミラー装置３ａの場合には、図４（ａ）に示すような円形の軌跡に操作量が並んだ摂動操作量が設定される。同様に、マイクロミラー装置３ｂの場合、図４（ｂ）に示すように、円形の軌跡に操作量が並んだ摂動操作量が設定される。ここで、摂動操作量を構成する一連の操作量を摂動パターンという。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す摂動操作量の各点は、Ｘ方向およびＹ方向の操作量を示している。
【００４７】
上述したように設定された摂動パターンは、操作量生成部８４により以下に示すように用いられる。
【００４８】
外部から入力ポート１ａに光信号が入力され出力ポート１ｂに光路が接続されている状態で、各ポートに対応するマイクロミラー装置３ａとマイクロミラー装置３ｂについて、操作量生成部８４は、伝播する光信号の接続損失が小さい最適な動作操作量を探索するために、予め設定された摂動電圧パターンでミラー２３０を摂動させる。また、マイクロミラー装置３ｂの操作量の初期値Ｖｘ02、Ｖｙ02に設定し、かつマイクロミラー装置３ａの摂動操作量により設定された２０点の操作量を駆動部６により駆動電圧に変換し順次出力しながら、ミラー２３０を摂動させる。このとき、検出部７を介して出力光測定装置４により測定される光信号の光強度は、記憶部９に記憶される。
【００４９】
マイクロミラー装置３ａに設定された摂動パターンに基づいてミラー２３０を摂動させると、マイクロミラー装置３ａの操作量を初期値Ｖｘ01、Ｖｙ01に戻す。そして、マイクロミラー装置３ａの場合と同様にマイクロミラー装置３ｂの摂動を実施する。このとき、検出部７を介して出力光測定装置４により測定される光信号の光強度は、記憶部９に記憶される。マイクロミラー装置３ｂの摂動が終了した段階で、マイクロミラー装置３ｂの操作量を初期値Ｖｘ02、Ｖｙ02に戻す。
【００５０】
＜最適値探索動作＞
次に、誤差演算補正部８５による最適値探索動作について説明する。ミラー２３０に略平行でかつ互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれの摂動操作量について、Ｘ軸方向に関しては、上式（１）にしたがって正弦関数を用い、Ｙ軸方向に関しては上式（２）にしたがって余弦関数を用いて算出する。このとき、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれの摂動パターンは、図５に示す操作量Ｖｘ（符号ａ），Ｖｙ（符号ｂ）となる。このようにＸ軸、Ｙ軸それぞれに操作量に対応する駆動電圧を印加した場合、摂動操作量は、Ｖx，Ｖy平面で図６に示すような円形の軌跡となる。このように円形の軌跡で摂動させたときに、摂動パターンにおける各操作量に対応する駆動電圧を印加したときに対応してミラー２３０を回動させたときに検出される出力光の光強度を、記憶部９に記憶させる。
【００５１】
図５の符号ｃで示すような取得した出力光の光強度Ｐの時系列データは、下式（３）に示す余弦関数に近似できると仮定して、この余弦関数と円軌跡摂動の際のＸ軸およびＹ軸摂動パターン設定に用いた正弦または余弦関数との位相差θを計算する。この計算は、例えば、最小自乗法や光強度ＰのＦＦＴ演算、光強度Ｐと摂動操作量との積和演算の平均等により行われる。なお、下式（３）において、ΔＰｐは円形の軌跡で摂動させたときの光強度の変動幅を示す。
【００５２】
P=P0+ΔPp・cos(i*2π/Pt-θ)  ・・・（３）
【００５３】
上式（３）により算出された位相差を、光強度Ｐの最大値を得る方向角度θとする。すなわち、図６の符号ｄの矢印の方向に、光強度Ｐが最大値となる駆動電圧が存在することが意味する。したがって、方向角度θと半径量Ｖｓの極座標で規定される座標の操作量を算出し、ミラー２３０の駆動電圧を設定する関数として規定される座標の電圧値を算出し、１つの出力ポートに対する駆動電圧として設定する。
【００５４】
なお、下式（４）、（５）はマイクロミラー装置３ａに関して、最大値方向角度を求め、円軌跡上の操作量を求める場合を示す。ここで、Ｖxp、Ｖypは、それぞれ円形の軌跡上で出力光の光強度の最大値を得るＸ軸、Ｙ軸方向の操作量の値である。
【００５５】
Vxp=Vxo+Vs*sin(θ)  ・・・（４）
Vyp=Vyo-Vs*cos(θ)+Vs  ・・・（５）
【００５６】
＜円軌跡摂動半径更新動作＞
次に、円形軌跡摂動の半径電圧更新動作について説明する。比較更新部８３は、誤差演算補正部８５により計算された円軌跡摂動時の損失変動幅推定値ΔＰｐと記憶部９に記憶された損失変化量許容値ΔＰを比較し、次の円軌跡摂動に用いる半径量Ｖｓを設定する。
【００５７】
具体的には、円軌跡摂動時に出力光の光強度の値から算出される損失変動幅推定値ΔＰｐと予め記憶部９に記憶されたΔＰから下式（６）に基づいて次の半径量Ｖｓ’を算出する。ここで、出力光強度変動幅ΔＰｐが損失変化量許容値ΔＰよりも大きい場合には、次の摂動に用いる円軌跡の半径を小さくし、出力光強度変動幅ΔＰｐが損失変化量許容値ΔＰよりも小さい場合には次の摂動に用いる円軌跡の半径を大きくするように円軌跡摂動に用いる半径電圧を更新する なお、下式（６）において、ｋは半径電圧の一摂動あたりの変化幅を決めるパラメータである。
【００５８】
Vs’=Vs+（ΔP-ΔPp)・ｋ  ・・・（６）
【００５９】
このようにして、比較更新部８３は、摂動パターン設定部８２により設定された半径量Ｖｓを更新する。更新された半径量Ｖｓは摂動パターン設定部８２に出力され、次の円軌跡摂動の設定に用いられる。
【００６０】
このような本実施の形態を用いて光接続を行い、光接続強度の安定化制御を行った実験結果を図７に示す。この図７に示すように、光強度の最大値を得る操作量が算出可能であり、設定した損失変化許容値以内に光接続強度を維持できることが確認された。
【００６１】
また、損失変化許容値ΔＰｐは、損失変化許容最小値ΔＰｐｍｉｎから損失変化許容値最大値ΔＰｐｍａｘまでの範囲を有するようにしてもよい。この場合、出力光強度変動幅ΔＰｐが損失変化許容最小値ΔＰｐｍｉｎより小さい場合には、次の摂動に用いる円軌跡の半径を大きくするように、半径量を更新する。一方、ΔＰｐが損失変化許容値最大値ΔＰｐｍａｘより大きい場合には、円軌跡の半径を小さくするように半径量を更新する。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、あるタイミングで外乱ノイズによる影響で本来得られるべき値から外れた値があった場合でもその他の取得光強度を用いた平均化処理が実現されるため、光強度が最大となる駆動電圧を算出することができる。このため外乱ノイズに対してロバスト性を向上させることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、２つのマイクロミラー装置が存在する場合を例として説明を行ったが、後述する図８に示すような入力光から任意の波長を切り替えて出力ポートから出力する波長選択スイッチに適用できることはいうまでもない。この波長選択スイッチについて以下に説明する。
【００６４】
図８において、２１０は入力ポート、２１１ａ，２１１ｂは出力ポート、２１２はマイクロミラーアレイ、２１４は主レンズ、２１５は反射型回折格子、２１６は平行化レンズ、２１７ａ，２１７ｂはそれぞれ出力ポート２１１ａ，２１１ｂに設けられた出力光測定装置、２１９は駆動電圧決定部、２２０は制御装置である。マイクロミラーアレイ２１２は、１次元的に配列された複数のマイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃからなる。
【００６５】
入力ポート２１０は、波長が異なる複数の光信号が多重化された波長多重信号２２１を主レンズ２１４に向かって射出する。主レンズ２１４を通過した波長多重信号２２１は、反射回折格子２１５に入射する。反射回折格子２１５に入射した波長多重信号２２１は、反射回折格子２１５で反射され、波長が異なる複数の光信号２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃに分波される。分波された各光信号２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃは、再び主レンズ２１４を通って、それぞれ所定のマイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃに入射する。
【００６６】
各光信号２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃは、それぞれ対応するマイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃのミラーで反射された後、平行化レンズ１６によって平行化された光信号２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃとなり、主レンズ２１４を通って反射回折格子２１５に入射する。そして、各光信号２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃは、反射回折格子２１５で反射された後、再び主レンズ２１４を通って複数の出力ポート２１１ａ，２１１ｂのうちのいずれか１つの出力ポートに入射する。図８の例では、マイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｃで反射された光信号２２３ａ，２２３ｃが出力ポート２１１ａに入射し、マイクロミラー装置２１３ｂで反射された光信号２２３ｂが出力ポート２１１ｂに入射している。
【００６７】
このように、入力ポート２１０からの波長多重信号２２１を反射回折格子２１５に入射させて複数の光信号に分波した後、分波した各光信号を対応するマイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃのミラーに入射させ、このときに各ミラーの向きを制御装置２０によって適宜制御することで、１つの波長の光信号あるいは波長が異なる複数の光信号から構成される光信号の組を１つあるいは複数組抽出して、各組毎に合波して所望の出力ポート２１１ａ，２１１ｂに入射させることができる。
【００６８】
ここで、各マイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃの構成は、上述したマイクロミラー装置３ａ，３ｂと同じである。
【００６９】
各出力光測定装置２１７ａ，２１７ｂは、対応する出力ポート２１１ａ，２１１ｂに入射した出力光の強度を検出し、電気信号に変換する。
【００７０】
駆動電圧決定部２１９は、制御装置５に指示を出してマイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃのミラーを摂動させたときの出力光測定装置２１７ａ，２１７ｂにより測定された出力光の強度に基づいて、この出力光の強度が最適な値になるように、マイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃのミラーを的確な角度に制御するための駆動電圧を決定する。
【００７１】
制御装置２２０は、駆動電圧決定部２１５の指示に基づいて、マイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃに駆動電圧を供給して、各ミラーを摂動させたり、各ミラーを所定の傾斜角に傾斜させる。
【００７２】
このような波長選択スイッチに含まれる各マイクロミラー装置に対して、上述したのと同様の方法により摂動を与え、このときの出力光の光強度を検出することにより、出力光の光強度が最大となる駆動電圧を算出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、マイクロミラー装置などのスイッチング素子を有する装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る光スイッチの構成を示すブロック図である。
【図２】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る光スイッチの動作を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は、マイクロミラー装置３ａに供給する摂動操作量の一例を示す図、（ｂ）は、マイクロミラー装置３ｂに供給する摂動操作量の一例を示す図である。
【図５】摂動電圧パターンと光強度の関係を示す図である。
【図６】図５におけるＶｘ，Ｖｙを示す図である。
【図７】本発明の実験結果を示す図である。
【図８】波長選択スイッチの構成を模式的に示す図である。
【図９】光スイッチの構成を模式的に示す斜視図である。
【図１０】ミラー装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図１１】ミラー装置の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ａ…入力ポート、１ｂ…出力ポート、３ａ，３ｂ…マイクロミラー装置、４…出力光測定装置、５…制御装置、６…駆動部、７…検出部、８…制御部、９…記憶部、８１…スイッチング部、８２…摂動パターン設定部、８３…比較更新部、８４…操作量生成部、８５…誤差演算補正部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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