(57)【要約】【課題】特性が安定している光スイッチ装置を提供する【解決手段】光スイッチ装置１００は、一本の入力用光ファイバー１１２と、光を出力する複数本の出力用光ファイバー１１４と、一本の検出用光ファイバー１１６と、コリメートレンズ１２２と収束レンズ１２４と収束レンズ１２６と凸レンズ１３２と凸レンズ１３４とグレーティング１３６と可動ミラー１４０からなる光スイッチ光学系と、可動ミラー１４０に関する制御値を保持しておくメモリー１７６と、制御値に基づいて可動ミラー１４０を駆動するミラー駆動回路１８０と、検出用光ファイバー１１６に光学的に結合されたＰＤ１７２と、メモリー１７６に記憶されている制御値を読み書きでき、ＰＤ１７２の出力に基づいて制御値を調整できる調整回路１７８とを有している。【選択図】      図１
2005189548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一本の入力用光ファイバーと、
少なくとも一本の出力用光ファイバーと、
入力用光ファイバーからの光ビームを出力用光ファイバーに向けるための可動ミラーと、
可動ミラーの姿勢制御に関する制御値を保持しておく制御情報保持手段と、
制御値に基づいて可動ミラーを駆動する駆動手段と、
光ビームの光量を検出する光量検出手段と、
光量検出手段の出力に基づいて制御値を調整し、調整後の制御値に基づいて出力用光ファイバーに光ビームを向けるために必要な制御値を求め、求めた制御値で制御情報保持手段に保持されている制御値を更新する調整手段とを備えている、光スイッチ装置。
【請求項２】
請求項１において、制御値が、可動ミラーを駆動するための駆動電気信号である、光スイッチ装置。
【請求項３】
請求項２において、光量検出手段は、出力用光ファイバーと同列に設けられた一本の検出用光ファイバーと、検出用光ファイバーに光学的に結合されている一個の光検出器とを有している、光スイッチ装置。
【請求項４】
請求項３において、調整手段は、駆動電気信号に対する可動ミラーの振れ角の座標と原点座標とを通る、可動ミラーの駆動特性に対応した近似曲線（ここで曲線は直線も含む）を求め、求めた近似曲線に基づいて、出力用光ファイバーに光ビームを向けるために必要な駆動電気信号値を求める、光スイッチ装置。
【請求項５】
請求項３において、調整手段は、調整前の駆動電気信号と調整後の駆動電気信号の差分を求め、求めた差分を、出力用光ファイバーに光ビームを向けるために必要な駆動電気信号値に加減算する、光スイッチ装置。
【請求項６】
請求項２において、光量検出手段は、出力用光ファイバーと同列に設けられた複数本の検出用光ファイバーと、複数本の検出用光ファイバーに光学的にそれぞれ結合されている複数個の光検出器とを有している、光スイッチ装置。
【請求項７】
請求項６において、調整手段は、複数の駆動電気信号に対する可動ミラーの振れ角の複数の座標を通る、可動ミラーの駆動特性に対応した近似曲線（ここで曲線は直線も含む）を求め、求めた近似曲線に基づいて、出力用光ファイバーに光ビームを向けるために必要な駆動電気信号を求める、光スイッチ装置。
【請求項８】
請求項１において、可動ミラーの振れ角を検出する角度検出手段と、角度検出手段の出力に補正値を加算する加算器と、加算器の出力が所定の角度目標値となるように可動ミラーを制御する制御手段とを有し、制御値は、角度検出手段の出力に加算される補正値である、光スイッチ装置。
【請求項９】
請求項８において、光量検出手段は、出力用光ファイバーと同列に設けられた一本の検出用光ファイバーと、検出用光ファイバーに光学的に結合されている一個の光検出器とを有している、光スイッチ装置。
【請求項１０】
少なくとも一本の入力用光ファイバーと、少なくとも一本の出力用光ファイバーと、入力用光ファイバーからの光ビームを出力用光ファイバーに向けるための可動ミラーと、可動ミラーの制御値を保持しておく制御情報保持手段と、制御値に基づいて可動ミラーを駆動する駆動手段とを備える光スイッチ装置のキャリブレーション方法であり、
入力用光ファイバーからの光ビームの光量を検出する工程と、
検出された光量に基づいて可動ミラーの制御値を調整する工程と、
調整後の制御値に基づいて光ビームを出力用光ファイバーに向けるように可動ミラーを制御するための制御値を求める工程と、求めた制御値で制御情報保持手段に保持されている制御値を更新する工程とを有している、キャリブレーション方法。
【請求項１１】
請求項１０において、光ビームの光量を検出する工程は、複数の位置で光ビームの光量を検出し、制御値を調整する工程は、複数の位置での光ビームの光量に基づいて制御値を調整し、調整後の複数の制御値に基づいて、制御情報保持手段に保持されている制御値を更新する、キャリブレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動ミラーで光ビームを偏向することによって、入力用光ファイバーと出力用光ファイバーの間の光接続を切り換える光スイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願公開２００２／０１９６５２０Ａ１号は光スイッチ装置を開示している。この光スイッチ装置では、入力用光ファイバーから入力された波長多重されている光ビームをグレーティングにより分波し、波長ごとに対応した可動ミラーで偏向することによって、出力する出力用光ファイバーを切り換えることができる。
【特許文献１】米国特許出願公開２００２／０１９６５２０Ａ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
入力用光ファイバーと出力用光ファイバーとを低損失でカップリングさせるためには、光ビームを偏向する可動ミラーの振れ角を高精度で制御する必要がある。前述の光スイッチ装置は、この点について考慮されていない。このため、経時的な要因や環境の変化による可動ミラーの駆動特性変化によって角度制御誤差が生じた場合に、光損失が増大してしまう恐れがある。
【０００４】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、特性が安定している光スイッチ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ひとつには、光スイッチ装置であり、少なくとも一本の入力用光ファイバーと、少なくとも一本の出力用光ファイバーと、入力用光ファイバーからの光ビームを出力用光ファイバーに向けるための可動ミラーと、可動ミラーの姿勢制御に関する制御値を保持しておく制御情報保持手段と、制御値に基づいて可動ミラーを駆動する駆動手段と、光ビームの光量を検出する光量検出手段と、光量検出手段の出力に基づいて制御値を調整し、調整後の制御値に基づいて出力用光ファイバーに光ビームを向けるために必要な制御値を求め、求めた制御値で制御情報保持手段に保持されている制御値を更新する調整手段とを備えている。
【０００６】
本発明は、ひとつには、少なくとも一本の入力用光ファイバーと、少なくとも一本の出力用光ファイバーと、入力用光ファイバーからの光ビームを出力用光ファイバーに向けるための可動ミラーと、可動ミラーの制御値を保持しておく制御情報保持手段と、制御値に基づいて可動ミラーを駆動する駆動手段とを備える光スイッチ装置のキャリブレーション方法であり、入力用光ファイバーからの光ビームの光量を検出する工程と、検出された光量に基づいて可動ミラーの制御値を調整する工程と、調整後の制御値に基づいて光ビームを出力用光ファイバーに向けるように可動ミラーを制御するための制御値を求める工程と、求めた制御値で制御情報保持手段に保持されている制御値を更新する工程とを有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、特性の安定している光スイッチ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
第一実施形態
本実施形態は、波長多重された光ビームを波長ごとに切り換え可能な光スイッチ装置に向けられている。図１は、本発明の第一実施形態の光スイッチ装置の構成を示している。
【００１０】
図１に示されるように、本実施形態の光スイッチ装置１００は、波長多重された光ビーム（複数の波長成分を含む光）が入力される一本の入力用光ファイバー１１２と、光を出力する複数本の出力用光ファイバー１１４と、この出力用光ファイバー１１４と同様な光学的特性を有する一本の検出用光ファイバー１１６と、入力用光ファイバー１１２から射出される発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメートレンズ１２２と、出力用光ファイバー１１４に向けられた平行光ビームを収束光ビームに変える出力用光ファイバー１１４と同数の収束レンズ１２４と、検出用光ファイバー１１６に向けられた平行光ビームを収束光ビームに変える収束レンズ１２６とを有している。
【００１１】
光スイッチ装置１００はさらに、コリメートレンズ１２２からの平行光ビームを収束光ビームに変える凸レンズ１３２と、凸レンズ１３２からの一旦収束した後の発散光ビームを平行光ビームに変える凸レンズ１３４と、凸レンズ１３４からの平行光ビームを波長成分ごとに異なる方向に偏向するグレーティング１３６とを有している。
【００１２】
グレーティング１３６は、波長多重された入射光ビームを、波長成分ごとにそれぞれ異なる方向に偏向する。グレーティング１３６で偏向された平行光ビームは、凸レンズ１３４に入射して、収束光ビームに変えられる。
【００１３】
光スイッチ装置１００はさらに、複数の可動ミラー１４０を有している。複数の可動ミラー１４０は、グレーティング１３６による回折方向に沿って一列に整列している。可動ミラー１４０の個数は、光ビーム中の多重されている波長の種類に対応している。つまり、光スイッチ装置１００は、グレーティング１３６で分波される波長の種類と同数の可動ミラー１４０を有している。
【００１４】
複数本の出力用光ファイバー１１４は、可動ミラー１４０による光ビームの偏向方向に沿って整列されており、検出用光ファイバー１１６は出力用光ファイバー１１４と同列に配置されている。つまり、出力用光ファイバー１１４と検出用光ファイバー１１６は、可動ミラー１４０による光ビームの偏向方向に沿って、一列に配置されている。
【００１５】
従って、可動ミラー１４０は、それぞれ、その振れ角を変えることによって、凸レンズ１３４からの収束光ビームを出力用光ファイバー１１４と検出用光ファイバー１１６のどれか一つに向けることが可能である。
【００１６】
つまり、コリメートレンズ１２２と収束レンズ１２４と収束レンズ１２６と凸レンズ１３２と凸レンズ１３４とグレーティング１３６と可動ミラー１４０は、入力用光ファイバー１１２と、出力用光ファイバー１１４と検出用光ファイバー１１６との間で光ビームをカップリングするための光スイッチ光学系を構成している。
【００１７】
図１に示されるように、光スイッチ装置１００はさらに、可動ミラー１４０の姿勢制御に関する制御値を保持しておく制御情報保持手段であるメモリー１７６と、制御値に基づいて可動ミラー１４０を駆動する駆動手段であるミラー駆動回路１８０と、検出用光ファイバー１１６に光学的に結合された光検出器１７２と、光検出器１７２の出力に基づいて制御値を調整する調整手段である調整回路１７８とを有している。
【００１８】
光検出器１７２は、これに限定されないが、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）で構成される。ＰＤ１７２は、検出用光ファイバー１１６と収束レンズ１２６と共働して、光ビームの光量を検出する光量検出手段を構成している。
【００１９】
本実施形態では、可動ミラー１４０の姿勢制御に関する制御値は、駆動電気信号値である。調整回路１７８は、メモリー１７６に記憶されている駆動電圧値を読み書きできるとともに、ＰＤ１７２の出力に基づいてミラー駆動回路１８０に与える駆動電圧値を調整することができる。
【００２０】
光スイッチ装置１００において、入力用光ファイバー１１２には、波長多重された光ビームすなわち複数の波長成分を含む光が入力される。入力用光ファイバー１１２に入力された光ビームは、入力用光ファイバー１１２から発散光ビームとして射出される。入力用光ファイバー１１２から射出された発散光ビームはコリメートレンズ１２２によって平行光ビームに変えられる。コリメートレンズ１２２からの平行光ビームは凸レンズ１３２によって収束光ビームに変えられる。この収束光ビームは、一旦収束した後、発散光ビームとなる。この発散光ビームは凸レンズ１３４によって平行光ビームに変えられ、グレーティング１３６に入射する。グレーティング１３６に入射した光ビームは、グレーティング１３６の回折作用により波長成分ごとに異なる方向に偏向され、波長の異なる複数の光ビームに分割される。
【００２１】
複数の光ビームは、それぞれ、凸レンズ１３４によって、収束光ビームに変えられるとともに、対応する可動ミラー１４０に向けられる。可動ミラー１４０に向かう収束光ビームは、可動ミラー１４０の近くで収束し、可動ミラー１４０で反射される。
【００２２】
可動ミラー１４０は、一本の軸周りの振れ角を所定範囲内で変更可能である。これにより、可動ミラー１４０で反射された光ビームの方向を調整することが可能である。その結果、可動ミラー１４０で反射された光ビームを、複数本の出力用光ファイバー１１４と検出用光ファイバー１１６のどれか一つに向けることができる。
【００２３】
可動ミラー１４０の振れ角は、ミラー駆動回路１８０によって、メモリー１７６に記憶されている駆動電圧値に従って制御される。従って、可動ミラー１４０で偏向される光ビームを出力用光ファイバー１１４と検出用光ファイバー１１６にそれぞれ向けるために必要な駆動電圧値をメモリー１７６に記憶しておくことによって、光ビームのカップリング先を自由に切り換えることができる。
【００２４】
可動ミラー１４０で反射された光ビームは、凸レンズ１３４によって平行光ビームに変えられる。この平行光ビームは、グレーティング１３６で偏向された後、凸レンズ１３４によって収束光ビームに変えられる。この収束光ビームは、一旦収束した後、発散光ビームとなり、凸レンズ１３２によって平行光ビームに変えられる。この平行光ビームは、収束レンズ１２４によって収束光ビームに変えられて出力用光ファイバー１１４に入射するか、収束レンズ１２４によって収束光ビームに変えられて検出用光ファイバー１１６に入射する。
【００２５】
出力用光ファイバー１１４に入射した光ビームは、出力用光ファイバー１１４から出力される。また、検出用光ファイバー１１６に入射した光ビームは、検出用光ファイバー１１６を通り、ＰＤ１７２に達する。ＰＤ１７２は、入射した光ビームの光量を反映した信号を出力する。
【００２６】
複数の可動ミラー１４０はアレイ状に一列に整列している。このようにアレイ状に一列に整列した可動ミラーの好適な一例は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を利用して作製されるＭＥＭＳミラーである。図２は、ＭＥＭＳミラーで構成された図１に示された可動ミラー１４０の斜視図である。
【００２７】
図２に示されるように、一つの可動ミラー１４０は、一つのミラー１４２を有している。ミラー１４２は、一直線上に延びる二本のヒンジ１４４を介して、可動ミラー１４０の列に沿って両側に延びている二本のフレーム１４６に接続されている。ヒンジ１４４は、比較的容易に捻れ変形可能であり、ミラー１４２がヒンジ１４４を軸として所定の角度範囲で向きを変えることを可能にしている。
【００２８】
ミラー１４２の裏面には一つのＧＮＤ電極１４８が設けられている。可動ミラー１４０はさらに、ミラー１４２のＧＮＤ電極１４８に対向している二つの駆動電極１５２を有している。駆動電極１５２は、ミラー１４２の裏面側に配置された電極基板１５４に設けられている。
【００２９】
このような可動ミラー１４０では、ＧＮＤ電極１４８と駆動電極１５２の間に電圧を印加することにより発生する静電力によって、ミラー１４２の向きが変えられる。可動ミラー１４０は、ミラー１４２で反射される光ビームを、ミラー１４２の向きに対応して偏向する。
【００３０】
このように、可動ミラー１４０は静電引力によって駆動されるが、静電駆動は環境の変化によって駆動特性が変化することが知られており、同じ駆動電圧を印加しても所定の振れ角を得られない可能性がある。
【００３１】
ここでは、可動ミラー１４０の駆動感度が変化した場合を想定し、この駆動感度の変化による角度制御誤差をキャリブレーションする方法について説明する。
【００３２】
図３は、可動ミラー１４０の駆動感度が変化した前後での駆動電圧に対するミラー振れ角のグラフである。図３において、駆動感度が変化する前の可動ミラー１４０の駆動特性１９１では、駆動電圧値１９４において、検出用光ファイバー１１６に光ビームを向けるために必要な可動ミラー１４０の振れ角１９３となる。これに対して、駆動感度が変化した後の可動ミラー１４０の駆動特性１９２では、駆動電圧値１９５において、検出用光ファイバー１１６に光ビームを向けるために必要な可動ミラー１４０の振れ角１９３となる。
【００３３】
図３から明らかなように、可動ミラー１４０の駆動特性が変化した場合、検出用光ファイバー１１６に光ビームを向けるためには駆動電圧値をキャリブレーションする必要がある。同様に、出力用光ファイバー１１４に光ビームを向けるために必要な駆動電圧値もキャリブレーションする必要がある。
【００３４】
図４は、第一実施形態における駆動電圧値のキャリブレーション動作のフローチャートである。
【００３５】
次に、図３と図４を参照しながら、本実施形態における、駆動感度が変化した場合の駆動電圧値をキャリブレーションする動作について説明する。
【００３６】
まず、駆動電圧値のキャリブレーションを行なう可動ミラー１４０を選択する、工程Ｓ１０１を実施する。
【００３７】
次に、キャリブレーションを行なう可動ミラー１４０で偏向された光ビームが検出用光ファイバー１１６に向かうために必要な駆動電圧値をメモリー１７６から読出して調整回路１７８に書き込む、工程Ｓ１０２を実施する。
【００３８】
次に、工程Ｓ１０２で読み出した駆動電圧値をミラー駆動回路１８０に出力して可動ミラー１４０の振れ角を変更する、工程Ｓ１０３を実施する。工程Ｓ１０３を実施することによって、可動ミラー１４０で偏向された光ビームは検出用光ファイバー１１６にカップリングし、ＰＤ１７２で光量を検出することが可能となる。
【００３９】
次に、ＰＤ１７２の出力が最大となるように、調整回路１７８で駆動電圧値を調整してミラー駆動回路１８０に出力する動作を繰り返す、工程Ｓ１０４を実施する。工程Ｓ１０４を実施することによって、可動ミラー１４０で偏向された光ビームが、検出用光ファイバー１１６と最も効率よくカップリングするために必要な駆動電圧値が得られる。
【００４０】
次に、工程Ｓ１０４で得られた駆動電圧値に対するミラー振れ角の座標と原点座標とを通るように駆動特性１９２の直線を補間し、補間した駆動特性１９２に基づいて、可動ミラー１４０で偏向された光ビームを、複数の出力用光ファイバー１１４にそれぞれ向けるために必要な複数の駆動電圧値を新たに求める、工程Ｓ１０５を実施する。工程Ｓ１０５を実施することによって、可動ミラー１４０の駆動感度の変化の影響を反映した駆動電圧値を得ることができる。
【００４１】
最後に、工程Ｓ１０５で得られた駆動電圧値でメモリー１７６の内容を上書きする、工程Ｓ１０６を実施する。この工程を実施することによって、次回以降、可動ミラー１４０を駆動する際には駆動感度の変化を考慮した駆動電圧値で駆動することが可能となる。
【００４２】
これらの工程Ｓ１０１〜工程Ｓ１０６を適宜繰り返すことによって、可動ミラー１４０の角度制御誤差を抑える状態とすることができ、光損失の増大を抑えた安定した光スイッチ装置を実現することができる。
【００４３】
本実施形態では、可動ミラー１４０の駆動特性を直線として扱ったが、可動ミラー１４０の駆動特性が例えば二次関数などの曲線である場合には、工程Ｓ１０４で得られた駆動電圧値に対するミラー振れ角の座標と原点座標とを通る近似曲線を求め、求めた近似曲線から出力用光ファイバー１１４に向けるために必要な駆動電圧値を新たに求めることによって、同様にしてキャリブレーションを行なうことができる。
【００４４】
なお、工程Ｓ１０５では、工程Ｓ１０２で読み出した駆動電圧値と工程Ｓ１０４で得られた駆動電圧値とを比較し、調整前の駆動電圧値に対する調整後の駆動電圧値の比を求め、求めた比となるように、偏向した光ビームを出力用光ファイバー１１４に向けるために必要な駆動電圧値を新たに求めてもよい。
【００４５】
本実施形態では、可動ミラーが静電駆動型ＭＥＭＳミラーであり、その駆動電圧値を制御値とする例をあげたが、可動ミラーが電磁駆動型ＭＥＭＳミラーであり、その駆動電流値を制御値としてキャリブレーションを行なってもよい。
【００４６】
次に、駆動特性にオフセットが生じた場合に駆動電圧値のキャリブレーションを行なう、第一実施形態の変形例について説明する。オフセットが生じた場合、可動ミラー１４０で偏向された光ビームを、出力用光ファイバー１１４と検出用光ファイバー１１６のどれかに向けるために必要な駆動電圧値は等しく増減する。そのため、検出用光ファイバー１１６に光ビームを向けるために必要な駆動電圧値の増減分を得ることができれば、出力用光ファイバー１１４に光ビームを向けるために必要な駆動電圧値を等しく増減することによって、オフセットの影響を考慮した駆動電圧値のキャリブレーションを行なうことができる。
【００４７】
本変形では、工程Ｓ１０４において調整前の駆動電圧値と調整後の駆動電圧値との差分を求め、求めた差分を偏向した光ビームを出力用光ファイバー１１４に向けるために必要な駆動電圧値に加算または減算することによって、オフセットの影響を考慮した駆動電圧値のキャリブレーションを行なうことができる。
【００４８】
第二実施形態
本実施形態は、波長多重された光ビームを波長ごとに切り換え可能な別の光スイッチ装置に向けられている。図５は、本発明の第二実施形態の光スイッチ装置の構成を示している。図５において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００４９】
図５に示されるように、本実施形態の光スイッチ装置２００は、図１におけるメモリー１７６と調整回路１７８に代えて、メモリー２７６と調整回路２７８とを備えており、さらに、検出用光ファイバー２１６と収束レンズ２２６とＰＤ２７２とを備えている。
【００５０】
収束レンズ２２６は、検出用光ファイバー２１６に向けられた凸レンズ１３２からの平行光ビームを収束光ビームに変える。ＰＤ２７２は、検出用光ファイバー２１６に光学的に結合されている。検出用光ファイバー２１６にカップリングした光ビームの光量はＰＤ２７２で検出される。
【００５１】
検出用光ファイバー２１６と収束レンズ２２６とＰＤ２７２は、検出用光ファイバー１１６と収束レンズ１２６とＰＤ１７２とともに、光ビームの光量を検出する光量検出手段を構成している。
【００５２】
図６は、可動ミラー１４０の駆動特性に駆動感度の変化とオフセットが同時に生じた場合の駆動電圧に対するミラー振れ角を表したグラフである。図６において、可動ミラー１４０に駆動感度の変化とオフセットが生じる前の駆動特性２９１では、駆動電圧値２９８において、検出用光ファイバー２１６に光ビームを向けるために必要な可動ミラー１４０の振れ角２９３となり、駆動電圧値２９７において、検出用光ファイバー１１６に光ビームを向けるために必要な可動ミラー１４０の振れ角２９４となる。これに対して、可動ミラー１４０に駆動感度の変化とオフセットが同時に生じた後の駆動特性２９２では、駆動電圧値２９６において、検出用光ファイバー２１６に光ビームを向けるために必要な可動ミラー１４０の振れ角２９３となり、駆動電圧値２９５において、検出用光ファイバー１１６に光ビームを向けるために必要な可動ミラー１４０の振れ角２９４となる。
【００５３】
図７は、本発明の第二実施形態における駆動電圧値をキャリブレーションする動作のフローチャートである。
【００５４】
工程Ｓ２０１〜工程Ｓ２０４では、検出用光ファイバー１１６に光ビームを向ける駆動電圧値の調整を行なっている。この調整は、第一実施形態の工程Ｓ１０１〜工程Ｓ１０４とまったく同様である。また、工程Ｓ２０５〜工程Ｓ２０７では、検出用光ファイバー２１６に光ビームを向ける駆動電圧値の調整を行なっている。この調整は、第一実施形態の工程Ｓ１０１〜工程Ｓ１０４と同様に行なわれる。
【００５５】
工程Ｓ２０８では、工程Ｓ２０４で求めた駆動電圧値２９５に対するミラー振れ角の座標と、工程Ｓ２０７で求めた駆動電圧値２９６に対するミラー振れ角の座標とを通るように、駆動特性２９２の直線を補間する。さらに、補間した駆動特性２９２に基づいて、可動ミラー１４０で偏向される光ビームを、複数の出力用光ファイバー１１４にそれぞれ向けるために必要な複数の駆動電圧値を新たに求める。
【００５６】
工程Ｓ２０９では、新たに求めた駆動電圧値で、メモリー２７６に記憶されている駆動電圧値を更新する。
【００５７】
このように、本実施形態では、異なる二点での光ビームの光量を検出し、検出した二つの光量値に基づいて駆動電圧値を調整している。その結果、駆動感度の変化だけでなく、オフセットの影響も含めた駆動電圧値のキャリブレーションを行なうことができる。
【００５８】
本実施形態では、二本の検出用光ファイバーが並べて配置されているが、検出用光ファイバーの間に出力用光ファイバーが配置されていてもよい。
【００５９】
第三実施形態
本実施形態は、波長多重された光ビームを波長ごとに切り換え可能な別の光スイッチ装置に向けられている。図８は、本発明の第三実施形態の光スイッチ装置の構成を示している。図８において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００６０】
図８に示されるように、本実施形態の光スイッチ装置３００は、図１におけるメモリー１７６と調整回路１７８とミラー駆動回路１８０に代えて、メモリー３７６と調整回路３７８と角度制御回路３８０とを有している。光スイッチ装置３００はさらに、複数の可動ミラー１４０の角度をそれぞれ検出する複数の角度センサー３４０を有している。
【００６１】
メモリー３７６は、光ビームを所定の方向に偏向するために必要な可動ミラー１４０の角度目標値と角度補正値（制御値）を記憶している。角度目標値は、可動ミラー１４０と、出力用光ファイバー１１４および検出用光ファイバー１１６との組み合わせによって決まる値であり、角度補正値は、可動ミラー１４０の振れ角のフィードバック制御において角度センサー３４０の出力を補正するために用いる可変の値である。
【００６２】
本実施形態では、可動ミラー１４０の姿勢制御に関する制御値は、角度補正値である。調整回路３７８は、メモリー３７６に記憶されている角度補正値を読み書きできるとともに、ＰＤ１７２の出力に基づいて角度制御回路３８０に与える角度補正値を調整することができる。
【００６３】
角度制御回路３８０は、調整回路３７８から与えられる角度目標値と角度補正値と、角度センサー３４０の出力とに基づいて、可動ミラー１４０の振れ角のフィードバック制御する。
【００６４】
図９は、図８に示された角度制御回路３８０の構成を示している。図９に示されるように、角度制御回路３８０は、角度センサー３４０の出力に角度補正値を加算して角度フィードバック値とする加算器３８２と、角度目標値から角度フィードバック値を減算するための減算器３８４と、角度フィードバック制御を安定して行なうための位相補償回路３８６と、可動ミラー１４０を駆動するためのドライバー３８８とを備えている。
【００６５】
角度制御回路３８０は、まず角度目標値から角度フィードバック値を減算して可動ミラー１４０の振れ角の角度目標値に対する誤差を求め、次に求めた誤差分を位相補償回路３８６とドライバー３８８で増幅することで、可動ミラー１４０の振れ角の誤差を減少させる駆動電圧値を出力する。この動作を繰り返すことによって、可動ミラー１４０の振れ角と角度目標値との誤差が常に最小となるようにフィードバック制御される。
【００６６】
このように可動ミラー１４０の振れ角のフィードバック制御を行なうことによって、可動ミラー１４０の駆動特性によらず、角度目標値となるように振れ角を変更することができる。しかし、角度センサー３４０には、経時的、環境的要因による検出感度の変化やオフセットが生じるといった検出特性の変化が考えられる。検出特性が変化した場合には角度センサー３４０の出力は誤差を含んでおり、この誤差分がフィードバック制御の角度制御誤差として現われる。ここでは、角度センサー３４０の検出感度の変化を補正できるように出力に角度補正値を加算し、この角度補正値を制御値として角度センサー３４０の検出感度の変化の影響をキャリブレーションする動作について説明する。
【００６７】
図１０は、第三実施形態における角度センサーの検出感度の変化の影響によるキャリブレーション動作のフローチャートである。次に図１０を参照しながら、本発明の第三実施形態における角度センサー３４０の検出感度の変化の影響をキャリブレーションする動作について説明する。
【００６８】
まず、角度補正値のキャリブレーションを行なう可動ミラー１４０を選択する、工程Ｓ３０１を実施する。
【００６９】
次に、可動ミラー１４０で偏向された光ビームが検出用光ファイバー１１６に向かうように、可動ミラー１４０の角度目標値と角度補正値をメモリー３７６から読出し、調整回路３７８に読み込む、工程Ｓ３０２を実施する。
【００７０】
次に、工程Ｓ３０２で読出した角度目標値と角度補正値を角度制御回路３８０に出力し、可動ミラー１４０の振れ角を変更する、工程Ｓ３０３を実施する。工程Ｓ３０３を実施することによって、可動ミラー１４０で偏向された光ビームは検出用光ファイバー１１６にカップリングし、ＰＤ１７２で光量を検出することが可能となる。
【００７１】
次に、ＰＤ１７２の出力が最大となるように、調整回路３７８で角度補正値を調整して角度制御回路３８０に出力する動作を繰り返す、工程Ｓ３０４を実施する。工程Ｓ３０４を実施することによって、可動ミラー１４０で偏向された光ビームが、検出用光ファイバー１１６と最も効率よくカップリングするために必要な角度補正値が得られる。
【００７２】
次に、工程Ｓ３０４で得られた角度補正値に対するミラー振れ角の座標と原点とを通るように角度補正値を補間する直線を求め、求めた直線に基づいて光ビームが出力用光ファイバー１１４に向かうように光ビームを偏向するために必要な角度補正値を求める、工程Ｓ３０５を実施する。工程Ｓ３０５を実施することによって、角度センサー３４０の検出感度の変化の影響を反映した角度補正値を得ることができる。
【００７３】
最後に、工程Ｓ３０５で得られた角度補正値でメモリー３７６の内容を上書きする、工程Ｓ３０６を実施する。工程Ｓ３０６を実施することによって、次回以降、可動ミラー１４０の振れ角のフィードバック制御を行なう際には、角度センサー３４０の検出感度の変化を考慮した角度補正値で角度センサー３４０の出力を補正することが可能となる。
【００７４】
これらの工程Ｓ３０１〜工程Ｓ３０６を適宜繰り返すことによって、可動ミラー１４０の角度フィードバック制御の角度制御誤差を抑えた状態とすることができ、光損失の増大を抑えた安定した光スイッチ装置を実現することができる。
【００７５】
なお、工程Ｓ３０２で読み込んだ角度補正値と工程Ｓ３０４で得られた角度補正値とを比較し、調整前の角度補正値に対する調整後の角度補正値の比を求め、求めた比となるように、光ビームが出力用光ファイバー１１４に向かうように光ビームを偏向するために必要な角度補正値を求めてもよい。
【００７６】
本実施形態は、第一実施形態で示したように、調整前の角度補正値と調整後の角度補正値との差分を求め、オフセットが生じた場合の角度補正値のキャリブレーションを行なってもよい。また、第二実施形態と同様に、ＰＤを二つ設け、二つのＰＤの出力から角度補正値のキャリブレーションを行なってもよい。
【００７７】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【００７８】
まとめ
本発明は、ひとつには、光スイッチ装置に向けられており、以下の各項に列記する光スイッチ装置を含んでいる。
【００７９】
１．  本発明の光スイッチ装置は、少なくとも一本の入力用光ファイバーと、少なくとも一本の出力用光ファイバーと、入力用光ファイバーからの光ビームを出力用光ファイバーに向けるための可動ミラーと、可動ミラーの姿勢制御に関する制御値を保持しておく制御情報保持手段と、制御値に基づいて可動ミラーを駆動する駆動手段と、光ビームの光量を検出する光量検出手段と、光量検出手段の出力に基づいて制御値を調整し、調整後の制御値に基づいて出力用光ファイバーに光ビームを向けるために必要な制御値を求め、求めた制御値で制御情報保持手段に保持されている制御値を更新する調整手段とを備えている。
【００８０】
この光スイッチ装置では、光量検出手段の出力に基づいて、例えば光量検出手段の出力が最大となるように、制御値を調整することによって角度制御誤差を抑えることが可能となる。調整後の制御値に基づいて出力用光ファイバーに光ビームを向けるために必要な制御値をキャリブレーションすることによって、角度制御誤差を抑えた状態とすることができ、光損失の増大を抑えることができるため、特性が安定した光スイッチ装置を提供できる。
【００８１】
２．  本発明の別の光スイッチ装置は、第１項の光スイッチ装置において、制御値が、可動ミラーを駆動するための駆動電気信号である。
【００８２】
この光スイッチ装置では、可動ミラーの振れ角を制御するために必要となる駆動電気信号の値をキャリブレーションするため、制御回路の追加を最小限にしてキャリブレーションを実現することが可能となり、低コストで光損失の増大を抑えることができる。
【００８３】
３．  本発明の別の光スイッチ装置は、第２項の光スイッチ装置において、光量検出手段は、出力用光ファイバーと同列に設けられた一本の検出用光ファイバーと、検出用光ファイバーに光学的に結合されている一個の光検出器とを有している。
【００８４】
この光スイッチ装置では、検出用光ファイバーは、可動ミラーによる光ビームの偏向方向に沿って、出力用光ファイバーと同列に配置されているため、可動ミラーの振れ角を変更することによって光ビームを光検出器に安定に導くことが可能となる。光ファイバーを介して光量検出を行なうため、光量に基づいた制御値の調整、例えば光量を最大とする制御値の調整を高い精度で行なうことが可能となる。その結果、キャリブレーションの精度が高くなり、より光損失の増大を抑えることができる。
【００８５】
４．  本発明の別の光スイッチ装置は、第３項の光スイッチ装置において、調整手段は、駆動電気信号に対する可動ミラーの振れ角の座標と原点座標とを通る、可動ミラーの駆動特性に対応した近似曲線（ここで曲線は直線も含む）を求め、求めた近似曲線に基づいて、出力用光ファイバーに光ビームを向けるために必要な駆動電気信号値を求める。
【００８６】
この光スイッチ装置では、可動ミラーの駆動特性の感度変化の影響を考慮した駆動電圧値のキャリブレーションを行なうことができる。
【００８７】
５．  本発明の別の光スイッチ装置は、第３項の光スイッチ装置において、調整手段は、調整前の駆動電気信号と調整後の駆動電気信号の差分を求め、求めた差分を、出力用光ファイバーに光ビームを向けるために必要な駆動電気信号値に加減算する。
【００８８】
この光スイッチ装置では、可動ミラーの駆動特性のオフセットの影響を考慮した駆動電圧値のキャリブレーションを行なうことができる。
【００８９】
６．  本発明の別の光スイッチ装置は、第２項の光スイッチ装置において、光量検出手段は、出力用光ファイバーと同列に設けられた複数本の検出用光ファイバーと、複数本の検出用光ファイバーに光学的にそれぞれ結合されている複数個の光検出器とを有している。
【００９０】
この光スイッチ装置では、検出用光ファイバーは、可動ミラーによる光ビームの偏向方向に沿って、出力用光ファイバーと同列に配置されているため、可動ミラーの振れ角を変更することによって光ビームを光検出器に安定に導くことが可能となる。複数の光検出器の出力に基づいて制御値を調整することによって、複数の調整後の制御値を取得することが可能となる。得られた複数の制御値に基づいてキャリブレーションを行なうことによって、キャリブレーションの精度が高くなり、より光損失の増大を抑えることができる。
【００９１】
７．  本発明の別の光スイッチ装置は、第６項の光スイッチ装置において、調整手段は、複数の駆動電気信号に対する可動ミラーの振れ角の複数の座標を通る、可動ミラーの駆動特性に対応した近似曲線（ここで曲線は直線も含む）を求め、求めた近似曲線に基づいて、出力用光ファイバーに光ビームを向けるために必要な駆動電気信号を求める。
【００９２】
この光スイッチ装置では、可動ミラーの駆動特性の感度変化とオフセットの影響を考慮した駆動電圧値のキャリブレーションを行なうことができる。
【００９３】
８．  本発明の別の光スイッチ装置は、第１項の光スイッチ装置において、可動ミラーの振れ角を検出する角度検出手段と、角度検出手段の出力に補正値を加算する加算器と、加算器の出力が所定の角度目標値となるように可動ミラーを制御する制御手段とを有し、制御値は、角度検出手段の出力に加算される補正値である。
【００９４】
この光スイッチ装置では、可動ミラーの振れ角を検出してフィードバック制御し、角度センサーの出力を補正する補正値についてキャリブレーションを行なう。その結果、フィードバック制御の角度制御誤差を抑えた状態とすることができるため、光損失の増大を抑えることができる。
【００９５】
９．  本発明の別の光スイッチ装置は、第８項の光スイッチ装置において、光量検出手段は、出力用光ファイバーと同列に設けられた一本の検出用光ファイバーと、検出用光ファイバーに光学的に結合されている一個の光検出器とを有している。
【００９６】
この光スイッチ装置では、検出用光ファイバーは、可動ミラーによる光ビームの偏向方向に沿って、出力用光ファイバーと同列に配置されているため、可動ミラーの振れ角を変更することによって光ビームを光検出器に安定に導くことが可能となる。光ファイバーを介して光量検出を行なうため、光量に基づいた制御値の調整、例えば光量を最大とする制御値の調整を高い精度で行なうことが可能となる。その結果、キャリブレーションの精度が高くなり、より光損失の増大を抑えることができる。
【００９７】
１０．  本発明のキャリブレーション方法は、入力用光ファイバーからの光ビームの光量を検出する工程と、検出された光量に基づいて可動ミラーの制御値を調整する工程と、調整後の制御値に基づいて光ビームを出力用光ファイバーに向けるように可動ミラーを制御するための制御値を求める工程と、求めた制御値で制御情報保持手段に保持されている制御値を更新する工程とを有している。
【００９８】
このキャリブレーション方法では、入力用光ファイバーからの光ビームの光量に基づいて、例えば入力用光ファイバーからの光ビームの光量が最大となるように、制御値を調整することによって角度制御誤差を抑えることが可能となる。調整後の制御値に基づいて出力用光ファイバーに光ビームを向けるために必要な制御値をキャリブレーションすることによって、角度制御誤差を抑えた状態とすることができ、光損失の増大を抑えることができるため、特性が安定した光スイッチ装置を提供できる。
【００９９】
１１．  本発明の別のキャリブレーション方法は、第１０項のキャリブレーション方法において、光ビームの光量を検出する工程は、複数の位置で光ビームの光量を検出し、制御値を調整する工程は、複数の位置での光ビームの光量に基づいて制御値を調整し、調整後の複数の制御値に基づいて、制御情報保持手段に保持されている制御値を更新する。
【０１００】
このキャリブレーション方法では、複数の位置での光ビームの光量に基づいて制御値を調整するため、複数の調整後の制御値を取得することが可能となる。得られた複数の制御値に基づいてキャリブレーションを行なうことが可能となるため、キャリブレーションの精度が高くなり、より光損失の増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第一実施形態の光スイッチ装置の構成を示している。
【図２】ＭＥＭＳミラーで構成された図１に示された可動ミラーの斜視図である。
【図３】光スイッチ装置において可動ミラーの駆動感度が変化した前後での駆動電圧に対するミラー振れ角のグラフである。
【図４】第一実施形態における駆動電圧値のキャリブレーション動作のフローチャートである。
【図５】本発明の第二実施形態の光スイッチ装置の構成を示している。
【図６】光スイッチ装置において可動ミラーの駆動特性に駆動感度の変化とオフセットが同時に生じた場合の駆動電圧に対するミラー振れ角を表したグラフである。
【図７】本発明の第二実施形態における駆動電圧値をキャリブレーションする動作のフローチャートである。
【図８】本発明の第三実施形態の光スイッチ装置の構成を示している。
【図９】図８に示された角度制御回路の構成を示している。
【図１０】第三実施形態における角度センサーの検出感度の変化の影響によるキャリブレーション動作のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０２】
１００…光スイッチ装置、１１２…入力用光ファイバー、１１４…出力用光ファイバー、１１６…検出用光ファイバー、１２２…コリメートレンズ、１２４…収束レンズ、１２６…収束レンズ、１３２…凸レンズ、１３４…凸レンズ、１３６…グレーティング、１４０…可動ミラー、１４２…ミラー、１４４…ヒンジ、１４６…フレーム、１４８…ＧＮＤ電極、１５２…駆動電極、１５４…電極基板、１７２…ＰＤ、１７６…メモリー、１７８…調整回路、１８０…ミラー駆動回路、２００…光スイッチ装置、２１６…検出用光ファイバー、２２６…収束レンズ、２７２…ＰＤ、２７６…メモリー、２７８…調整回路、３００…光スイッチ装置、３４０…角度センサー、３７６…メモリー、３７８…調整回路、３８０…角度制御回路、３８２…加算器、３８４…減算器、３８６…位相補償回路、３８８…ドライバー。
【図１】
2005189548.tif 000003
【図２】
2005189548.tif 000004
【図３】
2005189548.tif 000005
【図４】
2005189548.tif 000006
【図５】
2005189548.tif 000007
【図６】
2005189548.tif 000008
【図７】
2005189548.tif 000009
【図８】
2005189548.tif 000010
【図９】
2005189548.tif 000011
【図１０】
2005189548.tif 000012