波長選択スイッチとその制御方法
【課題】ポート選択特性のみならず減衰率特性についても高精度な温度補償を実現する。
【解決手段】波長選択スイッチの制御回路１０５は、入力ポート１０１と出力ポート１０２間の損失が最小となる条件に対応した最適結合電圧情報、所望の減衰率を実現する減衰率制御電圧情報、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報を記憶するメモリ１０８と、メモリ１０８に記憶された情報から所望のポートおよび所望の減衰率に対応する二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧を算出し、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定し、温度センサ１０６が検出した温度と温度補償電圧情報と補償電圧修正値とから温度補償電圧を算出し、温度補償電圧を制御電圧に加える演算部１０９とを有する。
【解決手段】波長選択スイッチの制御回路１０５は、入力ポート１０１と出力ポート１０２間の損失が最小となる条件に対応した最適結合電圧情報、所望の減衰率を実現する減衰率制御電圧情報、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報を記憶するメモリ１０８と、メモリ１０８に記憶された情報から所望のポートおよび所望の減衰率に対応する二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧を算出し、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定し、温度センサ１０６が検出した温度と温度補償電圧情報と補償電圧修正値とから温度補償電圧を算出し、温度補償電圧を制御電圧に加える演算部１０９とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信用光伝送装置、波長ルーティング装置などに使用される波長選択スイッチに係り、特に光路を切り替えるだけでなく、スイッチを通って出力される光信号のパワーを所望の値に制御することができる波長選択スイッチとその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信では、光信号を電気信号に変換することなく、光のままで通信先に送ることにより、通信速度を落とさない高速通信を実現している。また、一つの波長に一つの光信号を対応させて波長多重するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術により、一本の光ファイバを使って大容量の光伝送が行えるようになっている。このような光通信技術の発展に伴い、光信号のままで経路を切り替える光スイッチの役割が重要性を増している。
【０００３】
光通信ネットワークの大規模化に伴い、光信号の波長数も増え、数十もの波長から任意の波長を選択して複数の出力ファイバのどれかから出力する波長選択スイッチの小型化、高機能化が進んでいる。このような高機能な波長選択スイッチをコンパクトに実現できるものとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）マイクロミラーを用いた空間光学系光スイッチが注目されている。
【０００４】
空間光学系光スイッチは、ファイバのほかにレンズやミラーなどの空間光学部品から構成され、光学部品を３次元的に配置することができるので、空間利用効率の高い大規模スイッチを構成できる。空間光学系光スイッチで利用される可動素子として、ＭＥＭＳ技術で作成されたＭＥＭＳミラーアレイ（例えば、特許文献１参照）がよく用いられる。このミラーアレイは、ポートの切り替えを実現する可動軸の他に、もう一つの回動軸を有しており、この回動軸周りにミラーを回動させることによって光路の損失を変えて、ミラーを通過する光信号のパワーを任意の値に制御することができる。光パワー制御は、例えばＷＤＭ光ネットワークなどにおいては、光伝送路における利得または損失の差によって生じた光信号間のパワーのばらつきを抑制することに利用される。この光パワー制御機能は、接続できるノード数にかかわるので、将来の多波長光ネットワーク用波長選択スイッチには欠かせない機能である。
【０００５】
光ネットワークの大規模化に伴い、波長選択スイッチに要求される性能は高く、例えば、±１ｄＢ以下の精度で光信号の減衰率を制御している。しかし、周辺温度の変化やスイッチ内部から発生する熱により、ファイバやレンズ等の光学系や、ＭＥＭＳミラーの温度が変化すると、光学系とＭＥＭＳミラーのそれぞれが有する温度依存性により、ＭＥＭＳミラーに入射する光線の角度や、ＭＥＭＳミラーの角度が変化してしまい、光信号の減衰率も変わってしまう。そのため、ある温度では高精度な減衰率制御ができていても、温度が変わると、とたんに精度が劣化してしまうという問題があり、いかに精度の高い温度補償制御を実現するかが課題であった。
【０００６】
従来、温度補償制御の技術として、透過波長を調整可能な円板状光フィルタの近傍に温度センサを設置し、この温度センサによって周辺温度を検出し、予め記録しておいた温度と補償量との関係から円板状光フィルタを必要量回すことで、温度に依存せずに透過波長を常に一定に保つフィードフォワード制御が提案されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５７５７５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】E.Hashimoto and Y.Katagiri，“Temperature-compensated,highly accurate wavelength-tunable filters for photonic networks”，Journal of Optical Networking，Vol.4，No.6，June 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１に開示された例のように、温度と補償量との関係が１対１の単純なフィードフォワード温度補償制御を、そのまま波長選択スイッチの温度補償制御には適用できない。なぜなら、波長選択スイッチのミラー角度を制御する軸は二軸あり、軸同士での駆動特性に相関がある他、制御する変数もポート選択と光信号の減衰率という二変数があるので、温度補償量をそれぞれの変数にどのように加えるかを決めなくてはならないからである。
【００１０】
また、波長選択スイッチは前述のように、単にポートの切り替えだけではなく、光信号の減衰率の調節機能も有するので、温度に関わらず、切り替えたポート状態を維持するための温度補償に加え、調節した減衰率を維持するための温度補償も同時に必要である。しかし、従来の温度補償制御は、ある一つの特性、例えば光フィルタならば透過波長について、光スイッチならばポート選択について、温度補償を行っているだけで、ポート選択と減衰率という二つの特性に対して同時に温度補償を実施していなかった。そのため、光信号の減衰率について精度の高い温度補償を提供することができないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ポート選択特性のみならず、減衰率特性についても高精度な温度補償を実現することができる波長選択スイッチとその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の波長選択スイッチ（第１の実施の形態）は、少なくとも１つ以上の入力ポートと、少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、この二軸ＭＥＭＳミラー装置を制御する制御手段と、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備え、前記制御手段は、前記入力ポートと前記出力ポートとの間の光信号の損失が最小となる最適結合条件に対応した前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の減衰率制御電圧情報と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報と、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報とを予め記憶するメモリと、前記最適結合電圧情報と前記減衰率制御電圧情報とから所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出し、前記補償電圧修正値情報から所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定し、前記温度センサが検出した温度と前記温度補償電圧情報と前記補償電圧修正値とから温度補償電圧を算出し、この温度補償電圧を、前記算出した制御電圧に加えて最終的な制御電圧を確定する演算手段と、この演算手段が算出した制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する電圧駆動手段とを有し、前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力することで光信号の減衰率の温度補償が可能なことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の波長選択スイッチの１構成例（第１の実施の形態）は、さらに、前記分散空間光学系と前記二軸ＭＥＭＳミラー装置と前記温度センサとを内部に収める筐体を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの１構成例（第２の実施の形態）は、さらに、前記分散空間光学系と前記二軸ＭＥＭＳミラー装置と前記温度センサとを前記筐体に固定する固定具を備え、この固定具は、断熱性の材料からなることを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの１構成例（第３の実施の形態）において、前記温度センサは、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品に装着されていることを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの１構成例（第４の実施の形態）において、前記温度センサは、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品と略等しい熱容量を持つ部材に装着されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明は、少なくとも１つ以上の入力ポートと、少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備えた波長選択スイッチの制御方法であって（第５の実施の形態）、前記入力ポートと前記出力ポートとの間の光信号の損失が最小となる最適結合条件に対応した前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の減衰率制御電圧情報とから、所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報から、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定する補償電圧修正値決定ステップと、前記温度センサが検出した温度と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報と、前記補償電圧修正値とから、温度補償電圧を算出する温度補償電圧算出ステップと、この温度補償電圧を、前記算出した制御電圧に加えて最終的な制御電圧を確定する制御電圧確定ステップと、この制御電圧確定ステップで確定した値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する駆動ステップとを有し、前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力し、かつ前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで光信号の減衰率の調整が可能なことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第５、第７の実施の形態）において、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置は、前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能な前記ミラーを備え、前記温度補償電圧算出ステップは、前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記補償電圧修正値をＶｙＲａｔｉｏ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記温度補償電圧情報として係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙがメモリに記憶されているとき、ｘ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC、ｙ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｙ＿TCを、Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ、Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴにより算出し、さらに前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCのうちどちらか一方に掛けて前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを確定することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第８の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、係数ａ，ｂが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、ＶｙＲａｔｉｏ＝ａ・ＡＴＴ＋ｂにより算出することを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第９の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、
【００１７】
【数１】
【００１８】
により算出することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１０の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、係数Ａｒ，Ｂｒが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、ＶｙＲａｔｉｏ＝（Ｂｒ・ΔＴ）（Ａｒ・ＡＴＴ＋１）＋１により算出することを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１１の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数Ａｒ［Ｎ］，Ｂｒとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、
【００２０】
【数２】
【００２１】
により算出することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１２の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、減衰率とこれに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏとの組が減衰率毎に記述されたデータテーブルから、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを取得することを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明は、少なくとも１つ以上の入力ポートと、少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備えた波長選択スイッチの制御方法であって、前記温度センサが検出した温度と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報とから、温度補償電圧を算出する温度補償電圧算出ステップと、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報から、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定する補償電圧修正値決定ステップと、前記制御電圧を任意の変数の関数値とし、この変数を媒介変数電圧としたとき、所望の減衰率に対応する既知の媒介変数電圧と前記補償電圧修正値とから、温度補償された媒介変数電圧を算出する媒介変数電圧算出ステップと、前記温度補償された媒介変数電圧を所定の関数に代入して、所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、この制御電圧算出ステップで算出した制御電圧に、前記温度補償電圧を加えて最終的な制御電圧を確定する制御電圧確定ステップと、この制御電圧確定ステップで確定した値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する駆動ステップとを有し、前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力し、かつ前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで光信号の減衰率の調整が可能なことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第６の実施の形態）において、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置は、前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能な前記ミラーを備え、前記温度補償電圧算出ステップは、前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを任意の変数の関数値Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ）としたときの前記変数である媒介変数電圧をＶｔ、前記媒介変数電圧Ｖｔに対する前記補償電圧修正値をＶｔＲａｔｉｏ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記温度補償電圧情報として係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙがメモリに記憶されているとき、ｘ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC、ｙ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｙ＿TCを、Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ、Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴにより算出し、前記媒介変数電圧算出ステップは、所望の減衰率に対応する既知の媒介変数電圧Ｖｔに前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを掛けることで、前記温度補償された媒介変数電圧Ｖｔ＿TCを算出し、前記制御電圧算出ステップは、前記温度補償された媒介変数電圧Ｖｔ＿TCから、Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ＿TC），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ＿TC）により前記制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出することを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１３の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、係数ａ，ｂが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを、ＶｔＲａｔｉｏ＝ａ・ＡＴＴ＋ｂにより算出することを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１４の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを、
【数３】
により算出することを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１６の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、減衰率ＡＴＴとこれに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏとの組が減衰率毎に記述されたデータテーブルから、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを取得することを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１５の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記補償電圧修正値情報を取得したときの温度の逆数である係数Пｒが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏをＶｔＲａｔｉｏＸとして、ＶｔＲａｔｉｏ＝（ＶｔＲａｔｉｏＸ−１）・Пｒ・ΔＴ＋１により前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを補正することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、入力ポートと出力ポートとの間の光信号の損失が最小となる最適結合条件に対応した二軸ＭＥＭＳミラー装置の最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する二軸ＭＥＭＳミラー装置の減衰率制御電圧情報と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報と、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報とを予めメモリに記憶させ、最適結合電圧情報と減衰率制御電圧情報とから所望のポートおよび所望の減衰率に対応する二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出し、補償電圧修正値情報から所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定し、温度センサが検出した温度と温度補償電圧情報と補償電圧修正値とから温度補償電圧を算出し、温度補償電圧を、算出した制御電圧に加えて最終的な制御電圧を確定することにより、周辺温度の急激な変化に対して、単にポートの最小損失状態だけでなく、いろいろな減衰率に設定変更した場合でも、温度補償誤差を小さくすることが可能なので、安定したポート選択状態および減衰率調整状態を維持することが可能となる。
【００２８】
また、本発明では、分散空間光学系と二軸ＭＥＭＳミラー装置と温度センサとを内部に収める筐体を設けることにより、周辺温度が急激に変化した場合でも、ポート選択特性および減衰率特性についての温度補償精度の過渡的な劣化を抑制することができる。
【００２９】
また、本発明では、分散空間光学系と二軸ＭＥＭＳミラー装置と温度センサとを筐体に固定する断熱性の材料からなる固定具を設けることにより、ポート選択特性および減衰率特性についての温度補償精度の過渡的な劣化を抑制することができる。
【００３０】
また、本発明では、温度センサを、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品に装着することにより、例えば筐体による断熱効果を十分に期待できない場合であっても、ポート選択特性および減衰率特性の温度補償誤差を減らすことができる。
【００３１】
また、本発明では、温度センサを、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品と略等しい熱容量を持つ部材に装着することにより、例えば筐体による断熱効果を十分に期待できない場合であっても、ポート選択特性および減衰率特性の温度補償誤差を減らすことができる。
【００３２】
また、本発明では、温度補償電圧情報として係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙがメモリに記憶されているとき、ｘ軸に関する温度補償電圧Ｖｘ＿TC、ｙ軸に関する温度補償電圧Ｖｙ＿TCを、Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ、Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴにより算出し、さらに補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCのうちどちらか一方に掛けて温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを確定することにより、安定したポート選択状態および減衰率調整状態を維持することが可能となる。
【００３３】
また、本発明では、所望の減衰率ＡＴＴと補償電圧修正値情報（係数ａ，ｂ）とから補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏを算出することにより、所望の減衰率ＡＴＴに応じて温度補償電圧を修正することができる。
【００３４】
また、本発明では、所望の減衰率ＡＴＴと補償電圧修正値情報（ＡＴＴth［Ｎ］、係数ａ［Ｎ］，ｂ）とから補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏを算出することにより、温度補償電圧を広いＡＴＴ範囲にわたって修正することができる。
【００３５】
また、本発明では、所望の減衰率ＡＴＴと温度センサが検出した温度Ｔと補償電圧修正値情報（係数Ａｒ，Ｂｒ）とから補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを算出することにより、所望の減衰率ＡＴＴに応じて温度補償電圧を高精度に修正することができる。
【００３６】
また、本発明では、所望の減衰率ＡＴＴと温度センサが検出した温度Ｔと補償電圧修正値情報（ＡＴＴth［Ｎ］、係数Ａｒ［Ｎ］，Ｂｒ）とから補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを算出することにより、温度補償電圧を広いＡＴＴ範囲にわたって高精度に修正することができる。
【００３７】
また、本発明では、減衰率とこれに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏとの組が減衰率毎に記述されたデータテーブルから、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏを取得することにより、実験で求めたＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏの実測値の特性の直線近似が難しい場合であっても、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏを決定することができ、温度補償電圧を修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る波長選択スイッチの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る波長選択スイッチの構成例を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る波長選択スイッチにおける温度センサの取り付け方を説明する図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る波長選択スイッチにおける温度センサの取り付け方を説明する図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る波長選択スイッチの制御方法を説明する図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る波長選択スイッチの制御方法を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る波長選択スイッチの制御方法を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第６の実施の形態における温度補償プロセスの手順を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第７の実施の形態において制御電圧Ｖｘ−Ｖｙ平面上の光損失の等高線を示す図である。
【図１０】本発明の第７の実施の形態において温度の変化に伴う光損失の等高線の移動を示す図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態において温度の変化に伴う光損失の等高線の移動量を示す図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態において温度の変化に伴って光損失の等高線が歪む様子を説明する図である。
【図１３】本発明の第８の実施の形態における補償電圧修正値情報の定義を説明する図である。
【図１４】本発明の第８の実施の形態における補償電圧修正値の実測例を示す図である。
【図１５】本発明の第８の実施の形態における補償電圧修正値の実測値の求め方を説明する図である。
【図１６】本発明の第９の実施の形態において補償電圧修正値の実測値の特性を複数の領域に区分して領域毎に線形近似直線を求める例を説明する図である。
【図１７】本発明の第１３の実施の形態における補償電圧修正値情報の定義を説明する図である。
【図１８】本発明の第１３の実施の形態における補償電圧修正値の実測例を示す図である。
【図１９】本発明の第１４の実施の形態において補償電圧修正値の実測値の特性を複数の領域に区分して領域毎に線形近似直線を求める例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
［発明の原理］
本発明では、まず波長選択スイッチにおいて、ポート選択状態を保持し続けるために必要な措置として、ポート毎に存在する最適結合電圧の温度に依存した変化量を温度補償量として記録しておき、温度に応じて最適な温度補償量を制御電圧に加えるフィードフォワード制御を実施することで、温度が変わってもポート選択状態（最小結合状態）を維持させる。この温度補償量は事前に調べておき温度の関数として与える。
【００４０】
ここで、本発明で制御の対象となるＭＥＭＳミラーは二軸ＭＥＭＳミラーである。そこで、温度補償量はＭＥＭＳミラーの二つの回動軸についてそれぞれ個別に調査し、それぞれの温度係数ＴＣｏｅｆｆｘ，ＴＣｏｅｆｆｙを以下の式（１）、式（２）のように、温度の一次関数として近似する。ＴＣｏｅｆｆｘはＭＥＭＳミラーの二つの回動軸のうちポートを選択するための軸を制御する電圧をＶｘと定義した時の、Ｖｘに対する温度補償係数である。同様に、ＴＣｏｅｆｆｙは、もう一方の軸を制御するための電圧をＶｙと定義した時の、Ｖｙに対する温度補償係数である。今後は説明のため、ＭＥＭＳミラーの二つの回動軸のうち、電圧Ｖｘによるポート選択制御に関係する回動軸を主軸、電圧Ｖｙによる光信号の減衰率制御に関係する回動軸を副軸と呼ぶ。
【００４１】
式（１）、式（２）に示すように、温度係数ＴＣｏｅｆｆｘ，ＴＣｏｅｆｆｙを定数ではなく温度の一次関数としたのは、温度に対する最適結合電圧の変化量が、必ずしも温度に比例している訳ではなく、高温ほど変化量が大きいなど、温度に依存している場合が多いので、その温度依存性を加味するためである。
ＴＣｏｅｆｆｘ＝ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ ・・・（１）
ＴＣｏｅｆｆｙ＝ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ ・・・（２）
【００４２】
ここで、ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙは定数、ΔＴは次式に示すように、波長選択スイッチ内に設けた温度センサから得られるスイッチの温度Ｔと、基準温度Ｔｒｅｆとの差である。
ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆ ・・・（３）
【００４３】
基準温度Ｔｒｅｆは、光の損失が最小となる、入力ポートと出力ポートの最適結合状態を実現する二軸ＭＥＭＳミラーの最適結合電圧と、ＭＥＭＳミラーの制御電極に最適結合電圧を印加している状態を起点として、ＭＥＭＳミラーを少なくとも一方の回動軸周りに回動させて所望の減衰率状態を実現する減衰率制御電圧の２種類の電圧を測定したときの温度である。温度補償は、この基準温度Ｔｒｅｆを基準にして、基準温度Ｔｒｅｆから離れるほど、大きな温度補償電圧を加えるようにする。つまり、光信号の減衰率を考慮していない時の、二つの制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに加えられる温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを次式で与える。
Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ ・・・（４）
Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴ ・・・（５）
【００４４】
次に、光信号の所望の減衰率状態を保持し続けるために必要な措置として、所望の減衰率に応じて温度補償電圧を修正する。二つの制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに対して同時に修正をかけてもよいが、修正する配分をどう決めるかその決定方法が複雑になるので、ここでは主軸、副軸どちらか一方についての補償電圧に対して修正を行う。修正方法は、例えば副軸側の補償電圧を修正する場合は、式（５）式を次式のように変更する。
Ｖｙ＿TC＝ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）・（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴ
・・・（６）
【００４５】
ここで、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、光信号の減衰率ＡＴＴの関数で、温度補償電圧の修正比率を与える。この補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、波長選択スイッチの仕様温度範囲内でΔＴをなるべく最大とする温度（＝評価温度）にて、温度補償を実行したときに、評価温度における減衰率ＡＴＴが基準温度Ｔｒｅｆにおける減衰率ＡＴＴ0と一致するように与える。補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を求めるには、評価温度において適当な値のＶｙＲａｔｉｏ（０）を採用したときの減衰率ＡＴＴ（０）と、別の値のＶｙＲａｔｉｏ（１）を採用したときの減衰率ＡＴＴ（１）とを測定し、その結果から評価温度における減衰率ＡＴＴが基準温度Ｔｒｅｆにおける減衰率ＡＴＴ0と一致するＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を次式で求めることが可能である。
【００４６】
【数４】
【００４７】
この補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを近似関数化した時の係数をメモリに記録したり、測定結果から補間したＡＴＴ毎のＶｙＲａｔｉｏのテーブルをメモリに記録したりするなどして、温度補償を実施する時に式（４）、式（６）を使って温度補償電圧を算出し、この減衰率に応じた適切な温度補償電圧をＭＥＭＳミラーの制御電圧に加えることにより、温度、減衰率によらない高精度な温度補償を実現することが可能となる。
【００４８】
次に、光信号の所望の減衰率状態を保持し続けるために必要な措置として、所望の減衰量に応じて温度補償電圧を修正する、別の方法を説明する。二つの制御電圧Ｖｘ，Ｖｙの関係は全く独立で関係ないことはまずなく、通常、できるだけ広い可変領域を持つように減衰率を変えるためには、各ポートの損失ピーク近傍を原点に、光損失の等高線を下るラインに沿ってミラーを制御する。Ｖｘ，Ｖｙの関係を媒介変数を使って表せることができる場合、損失を制御するための変数が一つになり、扱いやすくなる。例えば、任意の関数ｆｘ，ｆｙを用いて、Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ）と表せる場合、Ｖｔを媒介変数電圧と呼ぶことする。この一つの媒介変数電圧Ｖｔについて温度補償電圧を考えればよいので、ＶｘもしくはＶｙのどちらに温度補償電圧を加えるべきかを考慮する必要がなくなる。温度補償する場合は、温度補償を行わない場合の、所望の減衰率ＡＴＴに対応した媒介変数電圧Ｖｔに対して、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を掛けて、温度補償を行う場合の、所望のＡＴＴに対応した媒介変数電圧Ｖｔ＿TCを、次式により算出する。
Ｖｔ＿TC＝ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）・Ｖｔ ・・・（８）
【００４９】
ここで、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、光信号の減衰率ＡＴＴの関数で、温度補償した媒介変数電圧を算出するための修正比率を与える。この補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、波長選択スイッチの仕様温度範囲内でΔＴをなるべく最大とする温度（＝評価温度）にて、温度補償を実行した時に、評価温度における減衰率ＡＴＴが基準温度Ｔｒｅｆにおける減衰率ＡＴＴ0と一致するように与える。補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を求めるには、評価温度において適当な値のＶｔＲａｔｉｏ（０）を採用した時の減衰率ＡＴＴ（０）と、別の値のＶｔＲａｔｉｏ（１）を採用した時の減衰率ＡＴＴ（１）とを測定し、その結果から評価温度における減衰率ＡＴＴが基準温度Ｔｒｅｆにおける減衰率ＡＴＴ0と一致する値を次式から求める。この値がＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）である。
【００５０】
【数５】
【００５１】
この補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを近似関数化した時の係数をメモリに記録したり、測定結果から補間したＡＴＴ毎のＶｔＲａｔｉｏのテーブルをメモリに記録したりするなどして、温度補償を実施する時に式（８）を使って、媒介変数電圧Ｖｔに対して、任意の温度で基準温度の損失と一致するような温度補償を加え、この補償された媒介変数電圧Ｖｔから主軸の制御電圧Ｖｘ、副軸の制御電圧Ｖｙを算出し、この減衰率に関して温度補償を加えたＶｘ、Ｖｙに対して、式（４）、式（５）を使って求めた温度補償電圧Ｖｘ＿TC、Ｖｙ＿TCを加えることにより、温度、減衰率によらない高精度な温度補償を実現することが可能となる。
【００５２】
さらに、本発明では、温度センサと被温度測定対象（光学系やＭＥＭＳミラー）との熱容量差に起因する過渡応答のズレにより、温度補償精度が過渡的に劣化する問題についても対処する。具体的には、温度センサと被温度測定対象とを、温度変化の要因である外部雰囲気に直接触れないように、筺体内に密封する。
【００５３】
さらに、温度センサと被温度測定対象とを筺体に固定する場合に、外部に直接触れる筺体からの熱の入出量を抑制するために、温度センサと被温度測定対象の筐体への固定具として熱伝導率の低いゴムなどを用いる。この構造により、筺体が一種の熱バッファとなり、雰囲気温度の急激な変化が温度センサと被温度測定対象にはゆっくりとした温度変化としてしか伝わらなくなるので、温度センサと被温度測定対象との過渡的な温度のズレを抑えることが可能となる。
【００５４】
また、筐体とゴムなどの固定具を用いることにより、筺体内での温度分布が緩やかになるため、ＭＥＭＳミラーアレイ内の各ＭＥＭＳミラー間での温度分布を小さく抑えることができ、各ＭＥＭＳミラーの制御が容易となる。温度変化を小さく抑えることができるため、ＭＥＭＳミラーの２軸周りの機械特性の違いが表れないため、式（１）、式（２）のような１次の温度補償式で制御することが可能となる。
【００５５】
温度補償の精度をより合わせ込む場合は、温度センサを波長選択スイッチの温度依存性の主因たる光学部品に熱的に結合してもよいし、光学部品と同等の熱容量をもつ別の固定部材に温度センサを熱的に結合してもよい。
【００５６】
［第１の実施の形態］
以下に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明するが、本発明は以下に示す実施の形態の具体的な構成に限定されるものではない。図１は本発明の第１の実施の形態に係る波長選択スイッチの構成例を示すブロック図である。
波長選択スイッチは、少なくとも１つ以上の入力ポート１０１（１０１−１〜１０１−Ｎ）と、少なくとも１つ以上の出力ポート１０２とを有する。例えばＡｄｄ型の波長選択スイッチであれば、入力９ポート、出力１ポートなどの構成をとる。
【００５７】
さらに、波長選択スイッチは、入力ポート１０１−１〜１０１−Ｎからの複数の光信号を波長毎に直線的に一点に集光可能な分散空間光学系１０３と、その集光点上に配置された、特定の光周波数間隔に対応した間隔でアレイ化された複数の二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４（１０４−１〜１０４−ｍ）とを有する。特定の光周波数間隔の例として、ＩＴＵ−Ｇｒｉｄに準じた１００ＧＨｚ間隔や５０ＧＨｚ間隔が上げられる。
【００５８】
二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４は、ミラー基板の開口部に支持部材を介して回動可能に支持された可動部材であるミラーと、ミラー基板と対向する電極基板上に配置された制御電極とを有するものであり、制御電極に電圧を印加することで発生した静電引力により、ミラーが回動するものである。このような二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の構成は周知であるので、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の詳細な説明は詳細する。
【００５９】
二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４のミラーは、図１に示す二つの回動軸のうち主軸（ｘ軸）周りについては、Ｎ本の入力ポート１０１のどれか１ポートと１本の出力ポート１０２との結合が合うように（主軸周りの回動方向に関して光が最小損失になるように）回動する。すなわち、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４のミラーは、入力ポート１０１が並んだ方向に光信号の経路を動かすように回動する。また、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４のミラーは、副軸（ｙ軸）周りに回動するとき、主軸に対して直交方向に回動することになるので、入力ポート１０１が並んだ方向と直交する方向に光信号の経路を動かすように回動する。
【００６０】
こうして、本実施の形態の波長選択スイッチは、入力ポート１０１からの光信号を分散空間光学系１０３により波長毎に分光して、波長毎に設けられた二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４のミラーに入射させ、ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで所望の方向に光信号の向きを変えて、この光信号を分散空間光学系１０３を通して出力ポート１０２に出力することで、入力ポート１０１の選択を行う。
【００６１】
入力ポート１０１から出力ポート１０２への光信号の結合率、すなわち減衰率を変えるには、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４のミラーを主軸、副軸どちらの軸周りで回しても可能である。しかし、本実施の形態では、上記のとおり、入力ポート１０１の並び方向に光信号の経路を動かすことができる主軸周りの回動を、ポート選択に用いる。また、入力ポート１０１の並び方向と直交する方向に光信号の経路を動かすことができる副軸周りの回動は、入力ポート１０１のうち注目する１つの入力ポートと出力ポート１０２との結合状態を変えても、隣接する入力ポートと出力ポート１０２との結合状態に影響を与えにくいことから、減衰率の制御に用いる。
【００６２】
これらポート選択や減衰率調整のために、波長選択スイッチは、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４を制御するための制御回路１０５を有する。制御回路１０５は、ポート選択や減衰率調整のような波長選択スイッチの基本機能を提供する制御機能の他に、外乱に対してミラーの安定した動作を提供するための耐外乱制御機能を有する。さらに、波長選択スイッチは、本発明に関係する温度補償制御を実行するために必要な構成要素として、分散空間光学系１０３や二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の温度を検出する温度センサ１０６と、分散空間光学系１０３と二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４と温度センサ１０６との温度に対する過渡応答特性を揃えるための筺体１０７とを備えている。分散空間光学系１０３と二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４と温度センサ１０６とは、筐体１０７内に密封状態で設置される。
【００６３】
制御回路１０５には、メモリ１０８が搭載されている。メモリ１０８は、入力ポート１０１と出力ポート１０２との最適結合状態を実現する、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧である最適結合電圧を入力ポート１０１毎に予め記憶すると共に、光信号の所望の減衰率を実現する、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧である減衰率制御電圧を各減衰率毎に予め記憶している。最適結合電圧は、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の二つの制御電圧Ｖｘ，Ｖｙの各々に関して予め定められている。また、減衰率制御電圧は、例えば最適結合電圧からの偏差を表す電圧として、二つの制御電圧Ｖｘ，Ｖｙの各々に関して予め定められている。
【００６４】
なお、本実施の形態では、出力ポート１０２が１つであるため、最適結合電圧を入力ポート１０１毎に記憶するものとしているが、出力ポート１０２が複数存在する場合には、最適結合電圧は入力ポート１０１毎および出力ポート１０２毎にメモリ１０８に記憶される。言い換えると、本実施の形態では、入力ポート１０１のみを選択しているが、複数の出力ポート１０２がある場合に、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４を制御することによって、入力ポート１０１だけでなく、所望の出力ポート１０２も選択できることは言うまでもない。
【００６５】
制御回路１０５の演算部１０９は、所望のポート選択状態と所望の減衰率調整状態に波長選択スイッチの状態を設定するときは、所望のポートに対応する最適結合電圧と、所望の減衰率に対応する減衰率制御電圧とをメモリ１０８から取得して、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４に印加する制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出する。
【００６６】
さらに、メモリ１０８は、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報（係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙおよび基準温度Ｔｒｅｆ）を予め記憶している。また、メモリ１０８は、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報（補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを算出するための係数、または減衰率毎のＶｙＲａｔｉｏのテーブル）を予め記憶している。
【００６７】
演算部１０９は、温度センサ１０６が検出した温度Ｔの情報を取得すると共に、温度補償電圧情報と補償電圧修正値情報とをメモリ１０８から取得する。続いて、演算部１０９は、メモリ１０８から取得した補償電圧修正値情報に基づいて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を決定し、温度Ｔと温度補償電圧情報と補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）とを用いて、式（３）、式（４）、式（６）により温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを算出する。そして、演算部１０９は、先に算出した制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、それぞれ温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを加えた値Ｖｘ＋Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＋Ｖｙ＿TCを最終的な制御電圧Ｖｘ，Ｖｙとする。
制御回路１０５の電圧駆動回路１１０は、演算部１０９が算出した値の制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電極に印加する。
【００６８】
一方、上記の媒介変数電圧Ｖｔに対して温度補償をする方法を採用する場合、メモリ１０８は、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報（係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙおよび基準温度Ｔｒｅｆ）を予め記憶している。また、メモリ１０８は、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報（補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを算出するための係数、または減衰率毎のＶｔＲａｔｉｏのテーブル）と、基準温度において光信号の所望の減衰率を実現する、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧に対応した媒介変数電圧Ｖｔを示す減衰率制御電圧情報とを予め記憶している。
【００６９】
媒介変数電圧Ｖｔに対して温度補償をする方法を採用する場合、演算部１０９は、温度センサ１０６が検出した温度Ｔの情報を取得すると共に、温度補償電圧情報と補償電圧修正値情報と減衰率制御電圧情報とをメモリ１０８から取得する。続いて、演算部１０９は、メモリ１０８から取得した温度補償電圧情報に基づいて、式（３）、式（４）、式（５）により温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを算出する。また、演算部１０９は、メモリ１０８から取得した補償電圧修正値情報に基づいて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を決定し、この補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）と所望の減衰率ＡＴＴに対応する媒介変数電圧Ｖｔとを用いて式（８）により、温度補償を行う場合の、所望のＡＴＴに対応する媒介変数電圧Ｖｔ＿TCを算出し、Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ＿TC），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ＿TC）により制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出する。そして、演算部１０９は、算出した制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、それぞれ温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを加えた値Ｖｘ＋Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＋Ｖｙ＿TCを最終的な制御電圧Ｖｘ，Ｖｙとする。
制御回路１０５の電圧駆動回路１１０は、演算部１０９が算出した値の制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電極に印加する。
【００７０】
こうして、本実施の形態では、周辺温度の急激な変化だけでなく、いろいろな減衰率に設定変更した場合でも、温度補償誤差を小さくすることが可能なので、安定したポート選択状態および減衰率調整状態を維持することが可能となる。
【００７１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態において、十分注意を払わなければならないのは、温度センサ１０６の検出する温度は筺体１０７内の温度であり、定常的には分散空間光学系１０３や二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の温度と一致するが、温度が急激に変化した場合などの過渡的な状況下では、必ずしも分散空間光学系１０３や二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の温度と一致しない。この違いは、熱容量の異なる物体の温度に対する応答の違いによるが、温度補償を行う場合、この温度応答の違いによる誤差は重大な問題となる。
【００７２】
そこで、第１の実施の形態では、雰囲気に分散空間光学系１０３と二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４と温度センサ１０６とを直接晒さないように、筺体１０７を設けている。さらに、本実施の形態では、雰囲気からの断熱を徹底するために、筺体１０７内で分散空間光学系１０３と二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４と温度センサ１０６とを固定する場合に、図２に示すように、熱伝導率の低いゴムなどの有機材料やガラスなどの無機材料からなる断熱固定具１１１を介在させる。
【００７３】
この結果、本実施の形態では、筺体１０７および筺体１０７内の気体（乾燥空気や窒素が一般的）が雰囲気温度の急激な変化に対するバッファとなり、分散空間光学系１０３、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４、および温度センサ１０６への温度の伝わり方はほぼ同様になるため、温度補償誤差を減らすことが可能となる。
【００７４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第１の実施の形態の構成において、第２の実施の形態のような断熱効果が十分期待できない場合は、温度に対する特性変化が最も大きい光学部品（分散空間光学系１０３の分散素子または二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４）に対して、図３に示すように温度センサ１０６を直接貼り付けることで、温度補償誤差を低減することができる。この場合、温度センサ１０６は、チップサーミスタなどの熱容量の十分小さい温度センサであることが望ましい。
【００７５】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。第１の実施の形態の構成において、第２の実施の形態のような断熱効果が十分期待できず、かつ第３の実施の形態のように部品に温度センサを直接貼り付けることができない場合は、図４に示すように、温度に対する特性変化が最も大きい光学部品と同等の熱容量を持つダミー部品１１２を筐体１０７内に設け、このダミー部品１１２に温度センサ１０６を貼り付けることで、温度補償誤差を低減することができる。熱容量が同等の部品を作成する最も簡単な方法は、ダミー部品１１２の材料と大きさを、温度に対する特性変化が最も大きい光学部品に合わせることである。
【００７６】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の波長選択スイッチにおける具体的な制御方法について説明するものである。図５は本実施の形態の制御方法を説明する図、図６は本実施の形態の制御方法を説明するフローチャートである。
【００７７】
第１の実施の形態で説明したとおり、制御回路１０５のメモリ１０８には、入力ポート１０１と出力ポート１０２との間の光信号の損失が最小となる、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧を示す最適結合電圧情報が入力ポート１０１毎に予め記憶され、さらに光信号の所望の減衰率を実現する、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧を示す減衰率制御電圧情報が各減衰率毎に予め記憶されている。
【００７８】
制御回路１０５の演算部１０９は、所望のポートに対応する最適結合電圧と、所望の減衰率に対応する減衰率制御電圧とをメモリ１０８から取得し（図６ステップＳ１００）、この最適結合電圧と減衰率制御電圧とから、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４に印加する制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出する（ステップＳ１０１）。例えば減衰率制御電圧が最適結合電圧からの偏差を表す電圧として定義されているのであれば、最適結合電圧に減衰率制御電圧を加えた値が制御電圧となる。
【００７９】
メモリ１０８に記憶された最適結合電圧と減衰率制御電圧とは、基準温度Ｔｒｅｆとなる特定の温度において事前に測定されたデータであり、波長選択スイッチの温度が変われば、メモリ１０８のデータをそのまま適用しても、所望の減衰率にはならない。本発明で課題としている温度補償制御は、まさにこの問題に対処するもので、温度が変わっても基準温度Ｔｒｅｆの時と同じ減衰率状態を保持するための制御である。
【００８０】
このような温度補償制御を実現するため、メモリ１０８には、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報（係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙおよび基準温度Ｔｒｅｆ）が予め記憶され、さらに減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報（補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを算出するための係数、または減衰率毎のＶｙＲａｔｉｏのテーブル）が予め記憶されている。
【００８１】
制御回路１０５のクロック発生部１１３は、一定時間毎にクロックを出力する。演算部１０９は、クロック発生部１１３からのクロック出力を温度補償制御のトリガーとして（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、温度センサ１０６が検出した温度Ｔの情報を取得し（ステップＳ１０３）、温度補償電圧情報と補償電圧修正値情報とをメモリ１０８から取得する（ステップＳ１０４）。
【００８２】
続いて、演算部１０９は、メモリ１０８から取得した補償電圧修正値情報に基づいて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を決定し（ステップＳ１０５）、温度Ｔと温度補償電圧情報と補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）とを用いて、式（３）、式（４）、式（６）により温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを算出する（ステップＳ１０６）。そして、演算部１０９は、ステップＳ１０１で算出した制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、それぞれ温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを加えた値Ｖｘ＋Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＋Ｖｙ＿TCを最終的な制御電圧Ｖｘ，Ｖｙとして確定する（ステップＳ１０７）。
【００８３】
制御回路１０５の電圧駆動回路１１０は、演算部１０９が算出した値の制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電極に印加する（ステップＳ１０８）。
こうして、ポート選択または減衰率のいずれかが変更されるまで、ステップＳ１０３〜Ｓ１０８の処理が一定時間毎に繰り返される。
【００８４】
本実施の形態では、周辺温度が変わっても、また様々な減衰率においても、精度の高い温度補償制御を実現することができる。
【００８５】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の波長選択スイッチにおいて、上記の媒介変数電圧Ｖｔに対して温度補償をする方法を採用する場合の具体的な制御方法について説明するものである。図５は本実施の形態の制御方法を説明する図で、第５の実施の形態と同様である。図７は本実施の形態の制御方法を説明するフローチャートである。
【００８６】
第１の実施の形態で説明したとおり、制御回路１０５のメモリ１０８には、入力ポート１０１と出力ポート１０２との間の光信号の損失が最小となる、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧を示す最適結合電圧情報が入力ポート１０１毎に予め記憶され、さらに基準温度において光信号の所望の減衰率を実現する、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧に対応した媒介変数電圧Ｖｔを示す減衰率制御電圧情報が各減衰率毎に予め記憶されている。
【００８７】
制御回路１０５の演算部１０９は、所望のポートに対応する、制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに関する最適結合電圧と、所望の減衰率に対応する媒介変数電圧Ｖｔとをメモリ１０８から取得する（図７ステップＳｂ１００）。
【００８８】
また、演算部１０９は、温度補償に必要な温度補償電圧情報と補償電圧修正値情報とをメモリ１０８から取得する（図７ステップＳｂ１０１）。次に、演算部１０９は、温度センサ１０６が検出した温度Ｔの情報を取得する（図７ステップＳｂ１０２）。
【００８９】
演算部１０９は、温度補償の準備が完了したので、初回の温度補償プロセスを実行する（図７ステップＳｂ１０３）。この温度補償プロセスの詳細は後述する。
【００９０】
この後、演算部１０９は、別のポートや別の減衰率状態に移行する指令が外部から入力されていないかを監視し（図７ステップＳｂ１０４）、移行する指令がない場合、クロック発生部１１３からのクロック出力を次の温度補償プロセスのトリガーとして（ステップＳｂ１０５においてＹＥＳ）、温度センサ１０６が検出した温度Ｔの情報を取得し（ステップＳｂ１０６）、温度補償プロセスを実行する（図７ステップＳｂ１０７）。こうして、ステップＳｂ１０４〜Ｓｂ１０７の一連の処理が一定時間ごとに繰り返される。
【００９１】
次に、温度補償プロセスの手順について図８を用いて説明する。まず、演算部１０９は、メモリ１０８から取得した温度補償電圧情報に基づいて、損失最小点の温度変化分を補償するために、制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに加える温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを式（３）、式（４）、式（５）により算出する（図８ステップＳｂ１０８）。続いて、演算部１０９は、与えられた設定減衰率、温度センサ１０６から取得した温度Ｔ、メモリ１０８から読み出した補償電圧修正値情報から、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を決定する（図８ステップＳｂ１０９）。
【００９２】
次に、演算部１０９は、ステップＳｂ１００で取得した媒介変数電圧Ｖｔと補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）とを用いて式（８）により、温度補償を行う場合の、所望の減衰率に対応する媒介変数電圧Ｖｔ＿TCを算出する（図８ステップＳｂ１１０）。最後に、演算部１０９は、Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ＿TC），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ＿TC）により制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出し、算出した制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、それぞれ温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを加えた値Ｖｘ＋Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＋Ｖｙ＿TCを最終的な制御電圧Ｖｘ，Ｖｙとする。（図８ステップＳｂ１１１）。
電圧駆動回路１１０は、演算部１０９が算出した値の制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電極に印加する（図８ステップＳｂ１１２）。以上で、温度補償プロセスが終了する。
【００９３】
本実施の形態では、周辺温度が変わっても、また様々な減衰率においても、精度の高い温度補償制御を実現することができる。
【００９４】
［第７の実施の形態］
第５の実施の形態の温度補償電圧情報について、より具体的な説明を加える。図９はある入力ポート１０１と出力ポート１０２との間の基準温度Ｔｒｅｆにおける光損失の等高線を示す図である。ある入力ポート１０１と出力ポート１０２との間の光損失が最小となる制御電圧である損失最小電圧は、制御電圧Ｖｘ−Ｖｙ平面上のある座標（Ｖｘ＿ｏｒｇ， Ｖｙ＿ｏｒｇ）で示すことができる。光損失の等高線を制御電圧Ｖｘ−Ｖｙ平面上に描くと、損失最小電圧を中心とする、同心楕円を示す。
【００９５】
周辺温度が変化すると、この損失最小電圧は制御電圧Ｖｘ−Ｖｙ平面上を移動する。その理由は、電圧条件を一定にしても、温度によりＭＥＭＳミラーの傾きが変わったり、ＭＥＭＳミラーへの光線の入射角が変化するためである。この原因は、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４に起因する場合、分散空間光学系１０３に起因する場合、さらには複合的な要因に起因する場合もある。しかし、本発明は温度によって損失最小電圧が移動するという現象に対して補償するので、損失最小電圧が移動する原因については考慮する必要はない。
【００９６】
当然、損失最小電圧の移動に伴い、その回りを囲む損失等高線も図１０に示すように移動する。図１０の例では、周辺温度が基準温度Ｔｒｅｆより低温になった場合、損失等高線はＶｘ，Ｖｙが正の方向に移動し、周辺温度が基準温度Ｔｒｅｆより高温になった場合、損失等高線はＶｘ，Ｖｙが負の方向に移動している。対象とする温度範囲が広く、損失等高線の移動量が大きい場合は、図１１に示すように損失等高線の移動量が温度に比例するとみなせない場合が多い。図１１において、ΔＶｘは損失等高線のＶｘ方向の移動量を示し、ΔＶｙは損失等高線のＶｙ方向の移動量を示している。このように、損失等高線の移動量が温度に比例するとみなせない場合があるので、単に温度に関する比例定数を与えても、精度の高い温度補償は実現できない。
【００９７】
そこで、本発明は、前述の式（１）、式（２）で示されるように、比例定数に相当する値を温度の一次関数で近似する。これらの式から求めた温度補償電圧を損失最小電圧に加えれば、ある温度Ｔにおける損失最小電圧を精度よく求めることが可能となる。式（１）、式（２）中の係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙ、および基準温度Ｔｒｅｆは、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されており、動作中に行われる温度補償制御の度に、これらの係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙ、および基準温度Ｔｒｅｆの値が温度補償電圧の計算に用いられる仕組みになっている。
【００９８】
［第８の実施の形態］
第５の実施の形態の温度補償電圧を修正する動作について、より具体的な説明を加える。光信号の減衰率まで考慮すると、第７の実施の形態のように損失最小電圧が温度に依存せず精度よく求められるだけでは十分ではない。その理由は、図１２に示すように、温度によって損失等高線（同心楕円）が歪むためである。図１２の例では、基準温度Ｔｒｅｆの損失等高線において、損失最小電圧からの移動距離がＡＴＴ＝Ｘになる移動距離を考える。周辺温度が基準温度Ｔｒｅｆより低温になった場合、損失等高線はＶｙ方向の長径が長くなるので、ＡＴＴ＜Ｘとなり、周辺温度が基準温度Ｔｒｅｆより高温になった場合、損失等高線はＶｙ方向の長径が短くなるので、ＡＴＴ＞Ｘとなる。
【００９９】
光信号の減衰率を制御することは、損失最小電圧を起点として、特定の方向に損失等高線を“下る”ことを意味している。前出の減衰率制御電圧情報は、損失最小電圧からの特定の方向への移動距離（＝減衰率制御電圧）と減衰率との関係を示すものであるが、損失等高線が歪むと、移動距離と減衰率との関係も狂ってくる。特に、減衰率が大きなところでは誤差が大きくなりやすい。
【０１００】
そこで、本発明では、温度補償電圧に減衰率に応じた補償電圧修正値を掛けることで、温度が変わっても、損失等高線の歪を考慮した温度補償を実現する。この補償電圧修正値の定義を図１３に示す。二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の二つの回動軸に関する二つの温度補償電圧のうちどちらに補償電圧修正値を掛けてもよいが、図１３では副軸（ｙ軸）方向の損失等高線の歪が大きいので、副軸に関する制御電圧Ｖｙの温度補償電圧Ｖｙ＿TCに対して補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを掛ける例を取り上げる。
【０１０１】
損失最小電圧は、第７の実施の形態の係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙを求めた座標なので、損失等高線の歪の影響を受けない。よって、図１３に示すように、損失最小電圧においてＶｙＲａｔｉｏ＝１である。ＶｙＲａｔｉｏ＝１とは、歪補正をする必要がないことを示す。通常、損失最小点を減衰率ＡＴＴ＝０と定めるので、ＡＴＴ＝０ではＶｙＲａｔｉｏ＝１と定義できる。
【０１０２】
補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの定義を説明する前提として、基準温度Ｔｒｅｆにおいて光信号の減衰率を制御することは、図１３の直線１０００に沿って損失等高線を下ることを意味しているとする。また、説明を容易にするために、周辺温度が基準温度ＴｒｅｆよりもΔＴだけ高温になると、−ΔＶｙだけ損失最小電圧が移動する共に、損失等高線がＶｙ方向に圧縮されるとする。すなわち、温度による損失等高線のＶｘ方向の変化は無視する。
【０１０３】
所望の減衰率ＡＴＴ＝Ｘ（図１３の等高線１００１）に対応した減衰率制御電圧を図１３の１００２で表す。ここで、周辺温度が基準温度ＴｒｅｆよりもΔＴだけ高温になった場合、ＶｙＲａｔｉｏ＝１のまま制御電圧Ｖｙに温度補償電圧を加えると、制御電圧Ｖｙは図１３の１００３で示す値になり、高温時の損失等高線１００４上のＡＴＴ＝Ｘに到達しないことが分かる。その理由は、高温で損失等高線がＶｙ方向に圧縮されて円状に変形したためである。図１３の例では、高温時の損失等高線１００４上のＡＴＴ＝Ｘに対応した減衰率制御電圧を１００５で表す。ＶｙＲａｔｉｏ＝１の場合よりも大きな温度補償電圧を制御電圧Ｖｙに加えれば、高温時の損失等高線１００４上のＡＴＴ＝Ｘに到達できる。
【０１０４】
そこで、本実施の形態では、１より大きい値の補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを温度補償電圧Ｖｙ＿TCに掛けて温度補償電圧Ｖｙ＿TCを大きくする。逆に、損失等高線がＶｙ方向に伸長する場合は、１より小さい値のＶｙＲａｔｉｏを温度補償電圧Ｖｙ＿TCに掛けて温度補償電圧Ｖｙ＿TCを小さくすればよい。つまり、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏは、損失等高線に歪が発生しない場合の温度補償電圧を１とした場合の温度補償電圧に対する伸縮率である。温度補償電圧Ｖｙ＿TCに補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを掛ける式は、式（６）に示したとおりである。補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏは、減衰率ＡＴＴに応じて変わる値なので、減衰率ＡＴＴの関数となる。補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの具体的な求め方については、式（７）を使って説明しているので繰り返さない。
【０１０５】
補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの実測例を図１４に示す。図１４において、１２００は補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの実測値を示す。
図１４で示した補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの実測値をプロットしたグラフの求め方を説明する。任意のＡＴＴ0を設定すれば、最適結合電圧情報と減衰率制御電圧情報から基準温度Ｔｒｅｆにて減衰率がＡＴＴ0になるための制御電圧Ｖｘ，Ｖｙが決まる。評価温度にて、この制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、ＶｙＲａｔｉｏ（０）に対応する、式（６）から求められる温度補償電圧を加えた時の減衰率ＡＴＴ（０）を実測すると共に、同様に評価温度にて、制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、ＶｙＲａｔｉｏ（１）に対応する、式（６）から求められる温度補償電圧を加えた時の減衰率ＡＴＴ（１）を実測する。この二つの実測値ＡＴＴ（０），ＡＴＴ（１）から、図１５に示すように、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏに対する減衰率ＡＴＴの一次関数が得られ、この関数からＡＴＴ0に対応するＶｙＲａｔｉｏが求められる。
【０１０６】
図１５の例では、求める補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの値がＶｙＲａｔｉｏ（０）＝１とＶｙＲａｔｉｏ（１）＝１．３の間にある例を示したが、別の適当な値を使っても構わない。また、式（７）は求める補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの値がＶｙＲａｔｉｏ（０）とＶｙＲａｔｉｏ（１）の外にあって、外挿する場合でも適応可能である。ＡＴＴ0の値を等間隔で変えながら上述の方法で、それぞれのＡＴＴ0に対する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを求めれば、図１４で示した実測値が横軸に等間隔で並んだグラフを得ることができる。
【０１０７】
補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏは、ＭＥＭＳミラーや光学系の特性に依存する値で、理論式で表現するのは非常に難しい。しかし、図１４から分かるように減衰率ＡＴＴに対する変化は比較的小さいので、次式のように線形近似式でＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を表現可能である。
ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）＝ａ・ＡＴＴ＋ｂ ・・・（１０）
【０１０８】
ここで、ａは図１４に示すＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性を線形近似した直線１２０１の傾き、ｂは直線１２０１の切片である。線形近似直線１２０１は、温度補償精度が最も高くなることが期待されるＡＴＴ値（図１４の点１２０２のＡＴＴ値）を代表点に選ぶことにより定められる。すなわち、ＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性と最も良く合うように線形近似直線１２０１を求めればよい。
【０１０９】
式（１０）中の係数ａ，ｂは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、すなわちクロック発生部１１３からクロックが出力される度に、係数ａ，ｂと式（１０）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を算出する（図６のステップＳ１０５）。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧を修正することができる。
【０１１０】
［第９の実施の形態］
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。第８の実施の形態を、より広いＡＴＴ範囲に適用するためには、図１４に示したＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性をＡＴＴ軸の方向に沿って複数の領域に区分し、領域毎に線形近似直線を求めればよい。この場合、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、次式のように表現される。
【０１１１】
【数６】
【０１１２】
図１６は補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性を複数の領域に区分して領域毎に線形近似直線を求める例を説明する図である。式（１１）、式（１２）および図１６におけるＮ（Ｎは正の整数）は、区分した領域に割り当てた番号を表す。ＡＴＴth［Ｎ］は領域Ｎにおいて温度補償精度が最も高くなることが期待されるＡＴＴ値、ａ［Ｎ］は領域Ｎについて求めた線形近似直線の傾き、ｂは領域Ｎ＝１について求めた線形近似直線の切片である。
【０１１３】
式（１１）、式（１２）中の減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂと式（１１）、式（１２）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を算出する（図６のステップＳ１０５）。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧を、広いＡＴＴ範囲にわたって修正することができる。
【０１１４】
［第１０の実施の形態］
次に、本発明の第１０の実施の形態について説明する。基準温度Ｔｒｅｆ（すなわち、ΔＴ＝０）では、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏはＡＴＴに依存せずに、必ず１になることは明らかである。つまり、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏは、正確には温度依存性も有する。そこで、本実施の形態では、第８の実施の形態においてＶｙＲａｔｉｏの温度依存性も考慮した補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を次式で定義する。
ＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）＝（Ｂｒ・ΔＴ）（Ａｒ・ＡＴＴ＋１）＋１
・・・（１３）
【０１１５】
式（１３）において、Ａｒ，Ｂｒは係数である。係数Ａｒ，Ｂｒの求め方の一例を説明する。例えば、温度範囲仕様から決まるΔＴの最大値ΔＴmaxを与えた時に、温度補償精度が最も高くなることが期待されるＡＴＴ値を代表に取り、実験で求めたＶｙＲａｔｉｏの形状から、次式を用いてＡｒとＢｒを算出することができる。
Ａｒ＝ａ／（ｂ−１） ・・・（１４）
Ｂｒ＝（ｂ−１）／ΔＴmax ・・・（１５）
【０１１６】
傾きａ、切片ｂについては第８の実施の形態で説明したとおりである。式（１３）中の係数Ａｒ，Ｂｒは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、温度Ｔと係数Ａｒ，Ｂｒと式（１３）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を算出する（図６のステップＳ１０５）。ステップＳ１０６の処理においては、演算部１０９は、式（６）のＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）の代わりにＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を用いればよい。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧をより高精度に修正することができる。
【０１１７】
［第１１の実施の形態］
次に、本発明の第１１の実施の形態について説明する。第１０の実施の形態を、より広いＡＴＴ範囲に適用するためには、第９の実施の形態と同様に、ＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性をＡＴＴ軸の方向に沿って複数の領域に区分し、領域毎に線形近似直線を求めればよい。この場合、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）は、次式のように表現される。
【０１１８】
【数７】
【０１１９】
式（１６）、式（１７）中の減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数Ａｒ［Ｎ］，Ｂｒとは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、温度Ｔと減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数Ａｒ［Ｎ］，Ｂｒと式（１６）、式（１７）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応するＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を算出する（図６のステップＳ１０５）。ステップＳ１０６の処理においては、演算部１０９は、式（６）のＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）の代わりにＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を用いればよい。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧を、広いＡＴＴ範囲にわたってより高精度に修正することができる。
【０１２０】
［第１２の実施の形態］
実験で求めたＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性の直線近似が難しい場合は、適当なＡＴＴ間隔で補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏをサンプリングしたデータを、メモリ１０８に記憶させておくことも可能である。この場合、予め離散的に選択された減衰率ＡＴＴに対する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを実験で測定し、所望のＡＴＴ間隔でデータを補間して、減衰率ＡＴＴに対する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏのサンプリングデータを作成し、減衰率ＡＴＴとこれに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏとの組を記憶したデータテーブルを、制御回路１０５のメモリ１０８に作成しておけばよい。
【０１２１】
制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、データテーブルの情報に基づいて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを決定する（図６のステップＳ１０５）。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧を修正することができる。
【０１２２】
なお、第１〜第１２の実施の形態においては、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏをｙ軸の温度補償電圧Ｖｙ＿TCに掛けているが、これに限るものではなく、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏをｘ軸の温度補償電圧Ｖｘ＿TCに掛けてもよい。この場合は、式（６）のＶｙ＿TC，ＡＴｙ，ＢＴｙをそれぞれＶｘ＿TC，ＡＴｘ，ＢＴｘに置き換えればよいことは言うまでもない。
【０１２３】
［第１３の実施の形態］
本発明の別の形態について、温度による減衰率の変化を考慮した温度補償電圧を修正するための、第８の実施の形態と同様の効果を有する別の方法を説明する。光信号の減衰率まで考慮すると、第７の実施の形態のように損失最小電圧が温度に依存せず精度よく求められるだけでは十分ではないことは前述した。
【０１２４】
そこで、本実施の形態では、目標とする減衰率ＡＴＴに対応する媒介変数電圧Ｖｔに減衰率ＡＴＴに応じた補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを掛けることで、温度が変わっても、損失等高線の歪を考慮した温度補償を実現する。この補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの定義を図１７に示す。
【０１２５】
補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの定義を説明する前提として、基準温度Ｔｒｅｆにおいて光信号の減衰率を制御することは、例えば、図１７の直線１０００に沿って損失等高線を下ることを意味しているとする。また、説明を容易にするために、周辺温度が基準温度ＴｒｅｆよりもΔＴだけ高温になると、−ΔＶｙだけ損失最小電圧が移動する共に、損失等高線がＶｙ方向に圧縮されるとする。すなわち、温度による損失等高線のＶｘ方向の変化は無視する。
【０１２６】
所望の減衰率ＡＴＴ＝Ｘ（図１７の等高線１００１）に対応した減衰率制御電圧を図１７の１００２で表す。この点１００２の表し方として、Ｖｘ−Ｖｙ平面上の座標（Ｖｘ１，Ｖｙ１）で示す方法のほかに、例えば直線１０００上で減衰率を制御している場合は、この直線を表す関数として、以下の式（１８）、式（１９）のように媒介変数表示にすれば、（Ｖｘ１，Ｖｙ１）に対応した、一つの媒介変数電圧Ｖｔ１で与えることができる。ｋｙ／ｋｘはＶｘ−Ｖｙ平面上の直線の傾きを表す。
Ｖｘ＝ｋｘ・Ｖｔ ・・・（１８）
Ｖｙ＝ｋｙ・Ｖｔ ・・・（１９）
【０１２７】
ここで、周辺温度が基準温度ＴｒｅｆよりもΔＴだけ高温になった場合、基準温度でＡＴＴ＝Ｘとなる媒介変数電圧Ｖｔ１を二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電極に印加すると、その状態は図１７の１００３で示す点になり、高温時のＡＴＴ＝Ｘとなる損失等高線１００４からはみ出した、ＡＴＴ＞Ｘの大きな損失を持つ状態になる。図１７の例では、高温時の損失等高線１００４上のＡＴＴ＝Ｘに対応した減衰率制御電圧を点１００５で表す。また、この時の媒介変数電圧をＶｔ２とする。
【０１２８】
ここで、媒介変数電圧Ｖｔに対する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを定義すれば、式（２０）のようになる。
ＶｔＲａｔｉｏ＝Ｖｔ２／Ｖｔ１ ・・・（２０）
基準温度ＴｒｅｆでＡＴＴ＝Ｘとなる媒介変数電圧Ｖｔ１に、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを掛けることで、高温時でＡＴＴ＝Ｘとなる媒介変数電圧Ｖｔ２を得られることになる。ただし、Ｖｔ１＝０近傍では、ＶｔＲａｔｉｏ＝１とする。
つまり、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏは、損失等高線に歪が発生しない場合の媒介変数電圧Ｖｔを１とした時の、温度で変化する媒介変数電圧Ｖｔの伸縮率を表す。
【０１２９】
補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏは、減衰率ＡＴＴに応じて変わる値なので、減衰率ＡＴＴの関数となる。補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの具体的な求め方については、式（９）を使って説明しているので繰り返さない。
【０１３０】
補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの実測例を図１８に示す。図１８において、１３００は補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの実測値を示す。
図１８で示した補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの求め方は、図１５で示したＶｙＲａｔｉｏを求める方法と同じなので、説明は省略する。
【０１３１】
補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏは、分散空間光学系１０３や二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の特性に依存する値で、理論式で表現するのは難しい。しかし、図１８から分かるように減衰率ＡＴＴに対する変化は比較的小さいので、次式のように減衰率ＡＴＴに関する線形近似式でＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を表現可能である。
ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）＝ａ・ＡＴＴ＋ｂ ・・・（２１）
【０１３２】
ここで、ａは図１８に示すＶｔＲａｔｉｏの実測値の特性を線形近似した直線１３０１の傾きを表す。また、ｂは直線１３０１の切片であるが、切片となるＡＴＴ０は損失最小点近傍なので損失等高線の歪の影響を受けにくいことから、値はほぼ１となる。線形近似直線１３０１は、温度補償精度が最も高くなることが期待されるＡＴＴ値（図１８の点１３０２のＡＴＴ値）を、ａを求めるための代表点に選ぶことにより定められる。
【０１３３】
式（２１）中の係数ａ，ｂは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の際に、すなわちクロック発生部１１３からクロックが出力される度に、係数ａ，ｂと式（２１）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を算出する（図８ステップＳｂ１０９）。
【０１３４】
［第１４の実施の形態］
次に、本発明の第１４の実施の形態について説明する。第１３の実施の形態を、より広いＡＴＴ範囲に適用するためには、図１８に示した補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの実測値の特性をＡＴＴ軸の方向に沿って複数の領域に区分し、領域毎に線形近似直線を求めればよい。この場合、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、次式のように表現される。
【０１３５】
【数８】
【０１３６】
図１９は補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの実測値の特性を複数の領域に区分して領域毎に線形近似直線を求める例を説明する図である。式（２２）、式（２３）および図１９におけるＮ（Ｎは正の整数）は、区分した領域に割り当てた番号を表す。ＡＴＴth［Ｎ］は領域Ｎにおいて温度補償精度が最も高くなることが期待されるＡＴＴ値、ａ［Ｎ］は領域Ｎについて求めた線形近似直線の傾き、ｂは領域Ｎ＝１について求めた線形近似直線の切片である。
【０１３７】
式（２２）、式（２３）中の減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂと式（２２）、式（２３）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を算出する（図８ステップＳｂ１０９）。
【０１３８】
［第１５の実施の形態］
次に、本発明の第１５の実施の形態について説明する。基準温度Ｔｒｅｆ（すなわち、ΔＴ＝０）では、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏはＡＴＴに依存せずに、必ず１になることは明らかである。つまり、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏは、正確には温度依存性も有する。そこで、本実施の形態では、第１３の実施の形態や第１４の実施の形態においてＶｔＲａｔｉｏの温度依存性も考慮した補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を次式で定義する。
ＶｔＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）＝（ＶｔＲａｔｉｏＸ−１）・Пｒ・ΔＴ＋１
・・・（２４）
ここでПｒは補償電圧修正値情報を取得したときの温度の逆数、ＶｔＲａｔｉｏＸは、温度依存性を考慮していない、式（２１）もしくは、式（２２）や式（２３）から得られたＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）の値である。
【０１３９】
式（２４）中の係数Пｒも第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、温度Ｔと係数Пｒと式（２４）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を算出する（図８ステップＳｂ１０９）。なお、ＶｔＲａｔｉｏの温度依存性を考慮してない第１３の実施の形態や第１４の実施の形態と、温度依存性を考慮した本実施の形態の使い分けについては、実際のＶｔＲａｔｉｏの温度依存性を考慮して使い分ける。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧をより高精度に修正することができる。
【０１４０】
［第１６の実施の形態］
実験で求めたＶｔＲａｔｉｏの実測値の特性の直線近似が難しい場合は、適当なＡＴＴ間隔で補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏをサンプリングしたデータを、メモリ１０８に記憶させておくことも可能である。この場合、予め離散的に選択された減衰率ＡＴＴに対する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを実験で測定し、所望のＡＴＴ間隔でデータを補間して、減衰率ＡＴＴに対する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏのサンプリングデータを作成し、減衰率ＡＴＴとこれに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏとの組を記憶したデータテーブルを、制御回路１０５のメモリ１０８に記録しておけばよい。
【０１４１】
制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、データテーブルの情報に基づいて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを算出する。ＶｔＲａｔｉｏの温度依存性も考慮する場合は、データテーブルから算出した補償電圧修正値をＶｔＲａｔｉｏＸとして式（２４）を用いればよい（図８ステップＳｂ１０９）。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧を修正することができる。
【０１４２】
第１〜第１６の実施の形態において、制御回路１０５のメモリ１０８と演算部１０９とクロック発生部１１３とは、例えばＣＰＵ、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータを動作させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供される。ＣＰＵは、読み込んだプログラムを記憶装置に書き込み、このプログラムに従って第１〜第１６の実施の形態で説明した処理を実行する。また、記憶媒体とＣＰＵで構成されるコンピュータの代わりに、プログラムや変数を書き込んだＦＰＧＡ（Field programmable gate array）と、制御に必要な変数を保存するためのフラッシュメモリのような不揮発メモリでメモリ１０８と演算部１０９を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明は、波長選択スイッチに適用することができる。
【符号の説明】
【０１４４】
１０１−１〜１０１−Ｎ…入力ポート、１０２…出力ポート、１０３…分散空間光学系、１０４…二軸ＭＥＭＳミラー装置、１０５…制御回路、１０６…温度センサ、１０７…筐体、１０８…メモリ、１０９…演算部、１１０…電圧駆動回路、１１１…断熱固定具、１１２…ダミー部品、１１３…クロック発生部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信用光伝送装置、波長ルーティング装置などに使用される波長選択スイッチに係り、特に光路を切り替えるだけでなく、スイッチを通って出力される光信号のパワーを所望の値に制御することができる波長選択スイッチとその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信では、光信号を電気信号に変換することなく、光のままで通信先に送ることにより、通信速度を落とさない高速通信を実現している。また、一つの波長に一つの光信号を対応させて波長多重するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術により、一本の光ファイバを使って大容量の光伝送が行えるようになっている。このような光通信技術の発展に伴い、光信号のままで経路を切り替える光スイッチの役割が重要性を増している。
【０００３】
光通信ネットワークの大規模化に伴い、光信号の波長数も増え、数十もの波長から任意の波長を選択して複数の出力ファイバのどれかから出力する波長選択スイッチの小型化、高機能化が進んでいる。このような高機能な波長選択スイッチをコンパクトに実現できるものとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）マイクロミラーを用いた空間光学系光スイッチが注目されている。
【０００４】
空間光学系光スイッチは、ファイバのほかにレンズやミラーなどの空間光学部品から構成され、光学部品を３次元的に配置することができるので、空間利用効率の高い大規模スイッチを構成できる。空間光学系光スイッチで利用される可動素子として、ＭＥＭＳ技術で作成されたＭＥＭＳミラーアレイ（例えば、特許文献１参照）がよく用いられる。このミラーアレイは、ポートの切り替えを実現する可動軸の他に、もう一つの回動軸を有しており、この回動軸周りにミラーを回動させることによって光路の損失を変えて、ミラーを通過する光信号のパワーを任意の値に制御することができる。光パワー制御は、例えばＷＤＭ光ネットワークなどにおいては、光伝送路における利得または損失の差によって生じた光信号間のパワーのばらつきを抑制することに利用される。この光パワー制御機能は、接続できるノード数にかかわるので、将来の多波長光ネットワーク用波長選択スイッチには欠かせない機能である。
【０００５】
光ネットワークの大規模化に伴い、波長選択スイッチに要求される性能は高く、例えば、±１ｄＢ以下の精度で光信号の減衰率を制御している。しかし、周辺温度の変化やスイッチ内部から発生する熱により、ファイバやレンズ等の光学系や、ＭＥＭＳミラーの温度が変化すると、光学系とＭＥＭＳミラーのそれぞれが有する温度依存性により、ＭＥＭＳミラーに入射する光線の角度や、ＭＥＭＳミラーの角度が変化してしまい、光信号の減衰率も変わってしまう。そのため、ある温度では高精度な減衰率制御ができていても、温度が変わると、とたんに精度が劣化してしまうという問題があり、いかに精度の高い温度補償制御を実現するかが課題であった。
【０００６】
従来、温度補償制御の技術として、透過波長を調整可能な円板状光フィルタの近傍に温度センサを設置し、この温度センサによって周辺温度を検出し、予め記録しておいた温度と補償量との関係から円板状光フィルタを必要量回すことで、温度に依存せずに透過波長を常に一定に保つフィードフォワード制御が提案されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５７５７５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】E.Hashimoto and Y.Katagiri，“Temperature-compensated,highly accurate wavelength-tunable filters for photonic networks”，Journal of Optical Networking，Vol.4，No.6，June 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１に開示された例のように、温度と補償量との関係が１対１の単純なフィードフォワード温度補償制御を、そのまま波長選択スイッチの温度補償制御には適用できない。なぜなら、波長選択スイッチのミラー角度を制御する軸は二軸あり、軸同士での駆動特性に相関がある他、制御する変数もポート選択と光信号の減衰率という二変数があるので、温度補償量をそれぞれの変数にどのように加えるかを決めなくてはならないからである。
【００１０】
また、波長選択スイッチは前述のように、単にポートの切り替えだけではなく、光信号の減衰率の調節機能も有するので、温度に関わらず、切り替えたポート状態を維持するための温度補償に加え、調節した減衰率を維持するための温度補償も同時に必要である。しかし、従来の温度補償制御は、ある一つの特性、例えば光フィルタならば透過波長について、光スイッチならばポート選択について、温度補償を行っているだけで、ポート選択と減衰率という二つの特性に対して同時に温度補償を実施していなかった。そのため、光信号の減衰率について精度の高い温度補償を提供することができないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ポート選択特性のみならず、減衰率特性についても高精度な温度補償を実現することができる波長選択スイッチとその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の波長選択スイッチ（第１の実施の形態）は、少なくとも１つ以上の入力ポートと、少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、この二軸ＭＥＭＳミラー装置を制御する制御手段と、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備え、前記制御手段は、前記入力ポートと前記出力ポートとの間の光信号の損失が最小となる最適結合条件に対応した前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の減衰率制御電圧情報と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報と、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報とを予め記憶するメモリと、前記最適結合電圧情報と前記減衰率制御電圧情報とから所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出し、前記補償電圧修正値情報から所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定し、前記温度センサが検出した温度と前記温度補償電圧情報と前記補償電圧修正値とから温度補償電圧を算出し、この温度補償電圧を、前記算出した制御電圧に加えて最終的な制御電圧を確定する演算手段と、この演算手段が算出した制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する電圧駆動手段とを有し、前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力することで光信号の減衰率の温度補償が可能なことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の波長選択スイッチの１構成例（第１の実施の形態）は、さらに、前記分散空間光学系と前記二軸ＭＥＭＳミラー装置と前記温度センサとを内部に収める筐体を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの１構成例（第２の実施の形態）は、さらに、前記分散空間光学系と前記二軸ＭＥＭＳミラー装置と前記温度センサとを前記筐体に固定する固定具を備え、この固定具は、断熱性の材料からなることを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの１構成例（第３の実施の形態）において、前記温度センサは、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品に装着されていることを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの１構成例（第４の実施の形態）において、前記温度センサは、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品と略等しい熱容量を持つ部材に装着されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明は、少なくとも１つ以上の入力ポートと、少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備えた波長選択スイッチの制御方法であって（第５の実施の形態）、前記入力ポートと前記出力ポートとの間の光信号の損失が最小となる最適結合条件に対応した前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の減衰率制御電圧情報とから、所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報から、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定する補償電圧修正値決定ステップと、前記温度センサが検出した温度と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報と、前記補償電圧修正値とから、温度補償電圧を算出する温度補償電圧算出ステップと、この温度補償電圧を、前記算出した制御電圧に加えて最終的な制御電圧を確定する制御電圧確定ステップと、この制御電圧確定ステップで確定した値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する駆動ステップとを有し、前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力し、かつ前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで光信号の減衰率の調整が可能なことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第５、第７の実施の形態）において、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置は、前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能な前記ミラーを備え、前記温度補償電圧算出ステップは、前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記補償電圧修正値をＶｙＲａｔｉｏ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記温度補償電圧情報として係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙがメモリに記憶されているとき、ｘ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC、ｙ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｙ＿TCを、Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ、Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴにより算出し、さらに前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCのうちどちらか一方に掛けて前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを確定することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第８の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、係数ａ，ｂが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、ＶｙＲａｔｉｏ＝ａ・ＡＴＴ＋ｂにより算出することを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第９の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、
【００１７】
【数１】
【００１８】
により算出することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１０の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、係数Ａｒ，Ｂｒが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、ＶｙＲａｔｉｏ＝（Ｂｒ・ΔＴ）（Ａｒ・ＡＴＴ＋１）＋１により算出することを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１１の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数Ａｒ［Ｎ］，Ｂｒとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、
【００２０】
【数２】
【００２１】
により算出することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１２の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、減衰率とこれに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏとの組が減衰率毎に記述されたデータテーブルから、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを取得することを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明は、少なくとも１つ以上の入力ポートと、少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備えた波長選択スイッチの制御方法であって、前記温度センサが検出した温度と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報とから、温度補償電圧を算出する温度補償電圧算出ステップと、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報から、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定する補償電圧修正値決定ステップと、前記制御電圧を任意の変数の関数値とし、この変数を媒介変数電圧としたとき、所望の減衰率に対応する既知の媒介変数電圧と前記補償電圧修正値とから、温度補償された媒介変数電圧を算出する媒介変数電圧算出ステップと、前記温度補償された媒介変数電圧を所定の関数に代入して、所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、この制御電圧算出ステップで算出した制御電圧に、前記温度補償電圧を加えて最終的な制御電圧を確定する制御電圧確定ステップと、この制御電圧確定ステップで確定した値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する駆動ステップとを有し、前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力し、かつ前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで光信号の減衰率の調整が可能なことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第６の実施の形態）において、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置は、前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能な前記ミラーを備え、前記温度補償電圧算出ステップは、前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを任意の変数の関数値Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ）としたときの前記変数である媒介変数電圧をＶｔ、前記媒介変数電圧Ｖｔに対する前記補償電圧修正値をＶｔＲａｔｉｏ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記温度補償電圧情報として係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙがメモリに記憶されているとき、ｘ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC、ｙ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｙ＿TCを、Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ、Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴにより算出し、前記媒介変数電圧算出ステップは、所望の減衰率に対応する既知の媒介変数電圧Ｖｔに前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを掛けることで、前記温度補償された媒介変数電圧Ｖｔ＿TCを算出し、前記制御電圧算出ステップは、前記温度補償された媒介変数電圧Ｖｔ＿TCから、Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ＿TC），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ＿TC）により前記制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出することを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１３の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、係数ａ，ｂが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを、ＶｔＲａｔｉｏ＝ａ・ＡＴＴ＋ｂにより算出することを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１４の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを、
【数３】
により算出することを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１６の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、減衰率ＡＴＴとこれに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏとの組が減衰率毎に記述されたデータテーブルから、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを取得することを特徴とするものである。
また、本発明の波長選択スイッチの制御方法の１構成例（第１５の実施の形態）において、前記補償電圧修正値決定ステップは、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記補償電圧修正値情報を取得したときの温度の逆数である係数Пｒが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏをＶｔＲａｔｉｏＸとして、ＶｔＲａｔｉｏ＝（ＶｔＲａｔｉｏＸ−１）・Пｒ・ΔＴ＋１により前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを補正することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、入力ポートと出力ポートとの間の光信号の損失が最小となる最適結合条件に対応した二軸ＭＥＭＳミラー装置の最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する二軸ＭＥＭＳミラー装置の減衰率制御電圧情報と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報と、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報とを予めメモリに記憶させ、最適結合電圧情報と減衰率制御電圧情報とから所望のポートおよび所望の減衰率に対応する二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出し、補償電圧修正値情報から所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定し、温度センサが検出した温度と温度補償電圧情報と補償電圧修正値とから温度補償電圧を算出し、温度補償電圧を、算出した制御電圧に加えて最終的な制御電圧を確定することにより、周辺温度の急激な変化に対して、単にポートの最小損失状態だけでなく、いろいろな減衰率に設定変更した場合でも、温度補償誤差を小さくすることが可能なので、安定したポート選択状態および減衰率調整状態を維持することが可能となる。
【００２８】
また、本発明では、分散空間光学系と二軸ＭＥＭＳミラー装置と温度センサとを内部に収める筐体を設けることにより、周辺温度が急激に変化した場合でも、ポート選択特性および減衰率特性についての温度補償精度の過渡的な劣化を抑制することができる。
【００２９】
また、本発明では、分散空間光学系と二軸ＭＥＭＳミラー装置と温度センサとを筐体に固定する断熱性の材料からなる固定具を設けることにより、ポート選択特性および減衰率特性についての温度補償精度の過渡的な劣化を抑制することができる。
【００３０】
また、本発明では、温度センサを、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品に装着することにより、例えば筐体による断熱効果を十分に期待できない場合であっても、ポート選択特性および減衰率特性の温度補償誤差を減らすことができる。
【００３１】
また、本発明では、温度センサを、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品と略等しい熱容量を持つ部材に装着することにより、例えば筐体による断熱効果を十分に期待できない場合であっても、ポート選択特性および減衰率特性の温度補償誤差を減らすことができる。
【００３２】
また、本発明では、温度補償電圧情報として係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙがメモリに記憶されているとき、ｘ軸に関する温度補償電圧Ｖｘ＿TC、ｙ軸に関する温度補償電圧Ｖｙ＿TCを、Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ、Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴにより算出し、さらに補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCのうちどちらか一方に掛けて温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを確定することにより、安定したポート選択状態および減衰率調整状態を維持することが可能となる。
【００３３】
また、本発明では、所望の減衰率ＡＴＴと補償電圧修正値情報（係数ａ，ｂ）とから補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏを算出することにより、所望の減衰率ＡＴＴに応じて温度補償電圧を修正することができる。
【００３４】
また、本発明では、所望の減衰率ＡＴＴと補償電圧修正値情報（ＡＴＴth［Ｎ］、係数ａ［Ｎ］，ｂ）とから補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏを算出することにより、温度補償電圧を広いＡＴＴ範囲にわたって修正することができる。
【００３５】
また、本発明では、所望の減衰率ＡＴＴと温度センサが検出した温度Ｔと補償電圧修正値情報（係数Ａｒ，Ｂｒ）とから補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを算出することにより、所望の減衰率ＡＴＴに応じて温度補償電圧を高精度に修正することができる。
【００３６】
また、本発明では、所望の減衰率ＡＴＴと温度センサが検出した温度Ｔと補償電圧修正値情報（ＡＴＴth［Ｎ］、係数Ａｒ［Ｎ］，Ｂｒ）とから補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを算出することにより、温度補償電圧を広いＡＴＴ範囲にわたって高精度に修正することができる。
【００３７】
また、本発明では、減衰率とこれに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏとの組が減衰率毎に記述されたデータテーブルから、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏを取得することにより、実験で求めたＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏの実測値の特性の直線近似が難しい場合であっても、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏもしくはＶｔＲａｔｉｏを決定することができ、温度補償電圧を修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る波長選択スイッチの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る波長選択スイッチの構成例を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る波長選択スイッチにおける温度センサの取り付け方を説明する図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る波長選択スイッチにおける温度センサの取り付け方を説明する図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る波長選択スイッチの制御方法を説明する図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る波長選択スイッチの制御方法を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る波長選択スイッチの制御方法を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第６の実施の形態における温度補償プロセスの手順を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第７の実施の形態において制御電圧Ｖｘ−Ｖｙ平面上の光損失の等高線を示す図である。
【図１０】本発明の第７の実施の形態において温度の変化に伴う光損失の等高線の移動を示す図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態において温度の変化に伴う光損失の等高線の移動量を示す図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態において温度の変化に伴って光損失の等高線が歪む様子を説明する図である。
【図１３】本発明の第８の実施の形態における補償電圧修正値情報の定義を説明する図である。
【図１４】本発明の第８の実施の形態における補償電圧修正値の実測例を示す図である。
【図１５】本発明の第８の実施の形態における補償電圧修正値の実測値の求め方を説明する図である。
【図１６】本発明の第９の実施の形態において補償電圧修正値の実測値の特性を複数の領域に区分して領域毎に線形近似直線を求める例を説明する図である。
【図１７】本発明の第１３の実施の形態における補償電圧修正値情報の定義を説明する図である。
【図１８】本発明の第１３の実施の形態における補償電圧修正値の実測例を示す図である。
【図１９】本発明の第１４の実施の形態において補償電圧修正値の実測値の特性を複数の領域に区分して領域毎に線形近似直線を求める例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
［発明の原理］
本発明では、まず波長選択スイッチにおいて、ポート選択状態を保持し続けるために必要な措置として、ポート毎に存在する最適結合電圧の温度に依存した変化量を温度補償量として記録しておき、温度に応じて最適な温度補償量を制御電圧に加えるフィードフォワード制御を実施することで、温度が変わってもポート選択状態（最小結合状態）を維持させる。この温度補償量は事前に調べておき温度の関数として与える。
【００４０】
ここで、本発明で制御の対象となるＭＥＭＳミラーは二軸ＭＥＭＳミラーである。そこで、温度補償量はＭＥＭＳミラーの二つの回動軸についてそれぞれ個別に調査し、それぞれの温度係数ＴＣｏｅｆｆｘ，ＴＣｏｅｆｆｙを以下の式（１）、式（２）のように、温度の一次関数として近似する。ＴＣｏｅｆｆｘはＭＥＭＳミラーの二つの回動軸のうちポートを選択するための軸を制御する電圧をＶｘと定義した時の、Ｖｘに対する温度補償係数である。同様に、ＴＣｏｅｆｆｙは、もう一方の軸を制御するための電圧をＶｙと定義した時の、Ｖｙに対する温度補償係数である。今後は説明のため、ＭＥＭＳミラーの二つの回動軸のうち、電圧Ｖｘによるポート選択制御に関係する回動軸を主軸、電圧Ｖｙによる光信号の減衰率制御に関係する回動軸を副軸と呼ぶ。
【００４１】
式（１）、式（２）に示すように、温度係数ＴＣｏｅｆｆｘ，ＴＣｏｅｆｆｙを定数ではなく温度の一次関数としたのは、温度に対する最適結合電圧の変化量が、必ずしも温度に比例している訳ではなく、高温ほど変化量が大きいなど、温度に依存している場合が多いので、その温度依存性を加味するためである。
ＴＣｏｅｆｆｘ＝ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ ・・・（１）
ＴＣｏｅｆｆｙ＝ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ ・・・（２）
【００４２】
ここで、ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙは定数、ΔＴは次式に示すように、波長選択スイッチ内に設けた温度センサから得られるスイッチの温度Ｔと、基準温度Ｔｒｅｆとの差である。
ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆ ・・・（３）
【００４３】
基準温度Ｔｒｅｆは、光の損失が最小となる、入力ポートと出力ポートの最適結合状態を実現する二軸ＭＥＭＳミラーの最適結合電圧と、ＭＥＭＳミラーの制御電極に最適結合電圧を印加している状態を起点として、ＭＥＭＳミラーを少なくとも一方の回動軸周りに回動させて所望の減衰率状態を実現する減衰率制御電圧の２種類の電圧を測定したときの温度である。温度補償は、この基準温度Ｔｒｅｆを基準にして、基準温度Ｔｒｅｆから離れるほど、大きな温度補償電圧を加えるようにする。つまり、光信号の減衰率を考慮していない時の、二つの制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに加えられる温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを次式で与える。
Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ ・・・（４）
Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴ ・・・（５）
【００４４】
次に、光信号の所望の減衰率状態を保持し続けるために必要な措置として、所望の減衰率に応じて温度補償電圧を修正する。二つの制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに対して同時に修正をかけてもよいが、修正する配分をどう決めるかその決定方法が複雑になるので、ここでは主軸、副軸どちらか一方についての補償電圧に対して修正を行う。修正方法は、例えば副軸側の補償電圧を修正する場合は、式（５）式を次式のように変更する。
Ｖｙ＿TC＝ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）・（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴ
・・・（６）
【００４５】
ここで、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、光信号の減衰率ＡＴＴの関数で、温度補償電圧の修正比率を与える。この補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、波長選択スイッチの仕様温度範囲内でΔＴをなるべく最大とする温度（＝評価温度）にて、温度補償を実行したときに、評価温度における減衰率ＡＴＴが基準温度Ｔｒｅｆにおける減衰率ＡＴＴ0と一致するように与える。補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を求めるには、評価温度において適当な値のＶｙＲａｔｉｏ（０）を採用したときの減衰率ＡＴＴ（０）と、別の値のＶｙＲａｔｉｏ（１）を採用したときの減衰率ＡＴＴ（１）とを測定し、その結果から評価温度における減衰率ＡＴＴが基準温度Ｔｒｅｆにおける減衰率ＡＴＴ0と一致するＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を次式で求めることが可能である。
【００４６】
【数４】
【００４７】
この補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを近似関数化した時の係数をメモリに記録したり、測定結果から補間したＡＴＴ毎のＶｙＲａｔｉｏのテーブルをメモリに記録したりするなどして、温度補償を実施する時に式（４）、式（６）を使って温度補償電圧を算出し、この減衰率に応じた適切な温度補償電圧をＭＥＭＳミラーの制御電圧に加えることにより、温度、減衰率によらない高精度な温度補償を実現することが可能となる。
【００４８】
次に、光信号の所望の減衰率状態を保持し続けるために必要な措置として、所望の減衰量に応じて温度補償電圧を修正する、別の方法を説明する。二つの制御電圧Ｖｘ，Ｖｙの関係は全く独立で関係ないことはまずなく、通常、できるだけ広い可変領域を持つように減衰率を変えるためには、各ポートの損失ピーク近傍を原点に、光損失の等高線を下るラインに沿ってミラーを制御する。Ｖｘ，Ｖｙの関係を媒介変数を使って表せることができる場合、損失を制御するための変数が一つになり、扱いやすくなる。例えば、任意の関数ｆｘ，ｆｙを用いて、Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ）と表せる場合、Ｖｔを媒介変数電圧と呼ぶことする。この一つの媒介変数電圧Ｖｔについて温度補償電圧を考えればよいので、ＶｘもしくはＶｙのどちらに温度補償電圧を加えるべきかを考慮する必要がなくなる。温度補償する場合は、温度補償を行わない場合の、所望の減衰率ＡＴＴに対応した媒介変数電圧Ｖｔに対して、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を掛けて、温度補償を行う場合の、所望のＡＴＴに対応した媒介変数電圧Ｖｔ＿TCを、次式により算出する。
Ｖｔ＿TC＝ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）・Ｖｔ ・・・（８）
【００４９】
ここで、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、光信号の減衰率ＡＴＴの関数で、温度補償した媒介変数電圧を算出するための修正比率を与える。この補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、波長選択スイッチの仕様温度範囲内でΔＴをなるべく最大とする温度（＝評価温度）にて、温度補償を実行した時に、評価温度における減衰率ＡＴＴが基準温度Ｔｒｅｆにおける減衰率ＡＴＴ0と一致するように与える。補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を求めるには、評価温度において適当な値のＶｔＲａｔｉｏ（０）を採用した時の減衰率ＡＴＴ（０）と、別の値のＶｔＲａｔｉｏ（１）を採用した時の減衰率ＡＴＴ（１）とを測定し、その結果から評価温度における減衰率ＡＴＴが基準温度Ｔｒｅｆにおける減衰率ＡＴＴ0と一致する値を次式から求める。この値がＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）である。
【００５０】
【数５】
【００５１】
この補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを近似関数化した時の係数をメモリに記録したり、測定結果から補間したＡＴＴ毎のＶｔＲａｔｉｏのテーブルをメモリに記録したりするなどして、温度補償を実施する時に式（８）を使って、媒介変数電圧Ｖｔに対して、任意の温度で基準温度の損失と一致するような温度補償を加え、この補償された媒介変数電圧Ｖｔから主軸の制御電圧Ｖｘ、副軸の制御電圧Ｖｙを算出し、この減衰率に関して温度補償を加えたＶｘ、Ｖｙに対して、式（４）、式（５）を使って求めた温度補償電圧Ｖｘ＿TC、Ｖｙ＿TCを加えることにより、温度、減衰率によらない高精度な温度補償を実現することが可能となる。
【００５２】
さらに、本発明では、温度センサと被温度測定対象（光学系やＭＥＭＳミラー）との熱容量差に起因する過渡応答のズレにより、温度補償精度が過渡的に劣化する問題についても対処する。具体的には、温度センサと被温度測定対象とを、温度変化の要因である外部雰囲気に直接触れないように、筺体内に密封する。
【００５３】
さらに、温度センサと被温度測定対象とを筺体に固定する場合に、外部に直接触れる筺体からの熱の入出量を抑制するために、温度センサと被温度測定対象の筐体への固定具として熱伝導率の低いゴムなどを用いる。この構造により、筺体が一種の熱バッファとなり、雰囲気温度の急激な変化が温度センサと被温度測定対象にはゆっくりとした温度変化としてしか伝わらなくなるので、温度センサと被温度測定対象との過渡的な温度のズレを抑えることが可能となる。
【００５４】
また、筐体とゴムなどの固定具を用いることにより、筺体内での温度分布が緩やかになるため、ＭＥＭＳミラーアレイ内の各ＭＥＭＳミラー間での温度分布を小さく抑えることができ、各ＭＥＭＳミラーの制御が容易となる。温度変化を小さく抑えることができるため、ＭＥＭＳミラーの２軸周りの機械特性の違いが表れないため、式（１）、式（２）のような１次の温度補償式で制御することが可能となる。
【００５５】
温度補償の精度をより合わせ込む場合は、温度センサを波長選択スイッチの温度依存性の主因たる光学部品に熱的に結合してもよいし、光学部品と同等の熱容量をもつ別の固定部材に温度センサを熱的に結合してもよい。
【００５６】
［第１の実施の形態］
以下に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明するが、本発明は以下に示す実施の形態の具体的な構成に限定されるものではない。図１は本発明の第１の実施の形態に係る波長選択スイッチの構成例を示すブロック図である。
波長選択スイッチは、少なくとも１つ以上の入力ポート１０１（１０１−１〜１０１−Ｎ）と、少なくとも１つ以上の出力ポート１０２とを有する。例えばＡｄｄ型の波長選択スイッチであれば、入力９ポート、出力１ポートなどの構成をとる。
【００５７】
さらに、波長選択スイッチは、入力ポート１０１−１〜１０１−Ｎからの複数の光信号を波長毎に直線的に一点に集光可能な分散空間光学系１０３と、その集光点上に配置された、特定の光周波数間隔に対応した間隔でアレイ化された複数の二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４（１０４−１〜１０４−ｍ）とを有する。特定の光周波数間隔の例として、ＩＴＵ−Ｇｒｉｄに準じた１００ＧＨｚ間隔や５０ＧＨｚ間隔が上げられる。
【００５８】
二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４は、ミラー基板の開口部に支持部材を介して回動可能に支持された可動部材であるミラーと、ミラー基板と対向する電極基板上に配置された制御電極とを有するものであり、制御電極に電圧を印加することで発生した静電引力により、ミラーが回動するものである。このような二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の構成は周知であるので、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の詳細な説明は詳細する。
【００５９】
二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４のミラーは、図１に示す二つの回動軸のうち主軸（ｘ軸）周りについては、Ｎ本の入力ポート１０１のどれか１ポートと１本の出力ポート１０２との結合が合うように（主軸周りの回動方向に関して光が最小損失になるように）回動する。すなわち、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４のミラーは、入力ポート１０１が並んだ方向に光信号の経路を動かすように回動する。また、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４のミラーは、副軸（ｙ軸）周りに回動するとき、主軸に対して直交方向に回動することになるので、入力ポート１０１が並んだ方向と直交する方向に光信号の経路を動かすように回動する。
【００６０】
こうして、本実施の形態の波長選択スイッチは、入力ポート１０１からの光信号を分散空間光学系１０３により波長毎に分光して、波長毎に設けられた二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４のミラーに入射させ、ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで所望の方向に光信号の向きを変えて、この光信号を分散空間光学系１０３を通して出力ポート１０２に出力することで、入力ポート１０１の選択を行う。
【００６１】
入力ポート１０１から出力ポート１０２への光信号の結合率、すなわち減衰率を変えるには、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４のミラーを主軸、副軸どちらの軸周りで回しても可能である。しかし、本実施の形態では、上記のとおり、入力ポート１０１の並び方向に光信号の経路を動かすことができる主軸周りの回動を、ポート選択に用いる。また、入力ポート１０１の並び方向と直交する方向に光信号の経路を動かすことができる副軸周りの回動は、入力ポート１０１のうち注目する１つの入力ポートと出力ポート１０２との結合状態を変えても、隣接する入力ポートと出力ポート１０２との結合状態に影響を与えにくいことから、減衰率の制御に用いる。
【００６２】
これらポート選択や減衰率調整のために、波長選択スイッチは、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４を制御するための制御回路１０５を有する。制御回路１０５は、ポート選択や減衰率調整のような波長選択スイッチの基本機能を提供する制御機能の他に、外乱に対してミラーの安定した動作を提供するための耐外乱制御機能を有する。さらに、波長選択スイッチは、本発明に関係する温度補償制御を実行するために必要な構成要素として、分散空間光学系１０３や二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の温度を検出する温度センサ１０６と、分散空間光学系１０３と二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４と温度センサ１０６との温度に対する過渡応答特性を揃えるための筺体１０７とを備えている。分散空間光学系１０３と二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４と温度センサ１０６とは、筐体１０７内に密封状態で設置される。
【００６３】
制御回路１０５には、メモリ１０８が搭載されている。メモリ１０８は、入力ポート１０１と出力ポート１０２との最適結合状態を実現する、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧である最適結合電圧を入力ポート１０１毎に予め記憶すると共に、光信号の所望の減衰率を実現する、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧である減衰率制御電圧を各減衰率毎に予め記憶している。最適結合電圧は、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の二つの制御電圧Ｖｘ，Ｖｙの各々に関して予め定められている。また、減衰率制御電圧は、例えば最適結合電圧からの偏差を表す電圧として、二つの制御電圧Ｖｘ，Ｖｙの各々に関して予め定められている。
【００６４】
なお、本実施の形態では、出力ポート１０２が１つであるため、最適結合電圧を入力ポート１０１毎に記憶するものとしているが、出力ポート１０２が複数存在する場合には、最適結合電圧は入力ポート１０１毎および出力ポート１０２毎にメモリ１０８に記憶される。言い換えると、本実施の形態では、入力ポート１０１のみを選択しているが、複数の出力ポート１０２がある場合に、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４を制御することによって、入力ポート１０１だけでなく、所望の出力ポート１０２も選択できることは言うまでもない。
【００６５】
制御回路１０５の演算部１０９は、所望のポート選択状態と所望の減衰率調整状態に波長選択スイッチの状態を設定するときは、所望のポートに対応する最適結合電圧と、所望の減衰率に対応する減衰率制御電圧とをメモリ１０８から取得して、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４に印加する制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出する。
【００６６】
さらに、メモリ１０８は、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報（係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙおよび基準温度Ｔｒｅｆ）を予め記憶している。また、メモリ１０８は、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報（補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを算出するための係数、または減衰率毎のＶｙＲａｔｉｏのテーブル）を予め記憶している。
【００６７】
演算部１０９は、温度センサ１０６が検出した温度Ｔの情報を取得すると共に、温度補償電圧情報と補償電圧修正値情報とをメモリ１０８から取得する。続いて、演算部１０９は、メモリ１０８から取得した補償電圧修正値情報に基づいて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を決定し、温度Ｔと温度補償電圧情報と補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）とを用いて、式（３）、式（４）、式（６）により温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを算出する。そして、演算部１０９は、先に算出した制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、それぞれ温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを加えた値Ｖｘ＋Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＋Ｖｙ＿TCを最終的な制御電圧Ｖｘ，Ｖｙとする。
制御回路１０５の電圧駆動回路１１０は、演算部１０９が算出した値の制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電極に印加する。
【００６８】
一方、上記の媒介変数電圧Ｖｔに対して温度補償をする方法を採用する場合、メモリ１０８は、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報（係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙおよび基準温度Ｔｒｅｆ）を予め記憶している。また、メモリ１０８は、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報（補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを算出するための係数、または減衰率毎のＶｔＲａｔｉｏのテーブル）と、基準温度において光信号の所望の減衰率を実現する、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧に対応した媒介変数電圧Ｖｔを示す減衰率制御電圧情報とを予め記憶している。
【００６９】
媒介変数電圧Ｖｔに対して温度補償をする方法を採用する場合、演算部１０９は、温度センサ１０６が検出した温度Ｔの情報を取得すると共に、温度補償電圧情報と補償電圧修正値情報と減衰率制御電圧情報とをメモリ１０８から取得する。続いて、演算部１０９は、メモリ１０８から取得した温度補償電圧情報に基づいて、式（３）、式（４）、式（５）により温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを算出する。また、演算部１０９は、メモリ１０８から取得した補償電圧修正値情報に基づいて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を決定し、この補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）と所望の減衰率ＡＴＴに対応する媒介変数電圧Ｖｔとを用いて式（８）により、温度補償を行う場合の、所望のＡＴＴに対応する媒介変数電圧Ｖｔ＿TCを算出し、Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ＿TC），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ＿TC）により制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出する。そして、演算部１０９は、算出した制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、それぞれ温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを加えた値Ｖｘ＋Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＋Ｖｙ＿TCを最終的な制御電圧Ｖｘ，Ｖｙとする。
制御回路１０５の電圧駆動回路１１０は、演算部１０９が算出した値の制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電極に印加する。
【００７０】
こうして、本実施の形態では、周辺温度の急激な変化だけでなく、いろいろな減衰率に設定変更した場合でも、温度補償誤差を小さくすることが可能なので、安定したポート選択状態および減衰率調整状態を維持することが可能となる。
【００７１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態において、十分注意を払わなければならないのは、温度センサ１０６の検出する温度は筺体１０７内の温度であり、定常的には分散空間光学系１０３や二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の温度と一致するが、温度が急激に変化した場合などの過渡的な状況下では、必ずしも分散空間光学系１０３や二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の温度と一致しない。この違いは、熱容量の異なる物体の温度に対する応答の違いによるが、温度補償を行う場合、この温度応答の違いによる誤差は重大な問題となる。
【００７２】
そこで、第１の実施の形態では、雰囲気に分散空間光学系１０３と二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４と温度センサ１０６とを直接晒さないように、筺体１０７を設けている。さらに、本実施の形態では、雰囲気からの断熱を徹底するために、筺体１０７内で分散空間光学系１０３と二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４と温度センサ１０６とを固定する場合に、図２に示すように、熱伝導率の低いゴムなどの有機材料やガラスなどの無機材料からなる断熱固定具１１１を介在させる。
【００７３】
この結果、本実施の形態では、筺体１０７および筺体１０７内の気体（乾燥空気や窒素が一般的）が雰囲気温度の急激な変化に対するバッファとなり、分散空間光学系１０３、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４、および温度センサ１０６への温度の伝わり方はほぼ同様になるため、温度補償誤差を減らすことが可能となる。
【００７４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第１の実施の形態の構成において、第２の実施の形態のような断熱効果が十分期待できない場合は、温度に対する特性変化が最も大きい光学部品（分散空間光学系１０３の分散素子または二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４）に対して、図３に示すように温度センサ１０６を直接貼り付けることで、温度補償誤差を低減することができる。この場合、温度センサ１０６は、チップサーミスタなどの熱容量の十分小さい温度センサであることが望ましい。
【００７５】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。第１の実施の形態の構成において、第２の実施の形態のような断熱効果が十分期待できず、かつ第３の実施の形態のように部品に温度センサを直接貼り付けることができない場合は、図４に示すように、温度に対する特性変化が最も大きい光学部品と同等の熱容量を持つダミー部品１１２を筐体１０７内に設け、このダミー部品１１２に温度センサ１０６を貼り付けることで、温度補償誤差を低減することができる。熱容量が同等の部品を作成する最も簡単な方法は、ダミー部品１１２の材料と大きさを、温度に対する特性変化が最も大きい光学部品に合わせることである。
【００７６】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の波長選択スイッチにおける具体的な制御方法について説明するものである。図５は本実施の形態の制御方法を説明する図、図６は本実施の形態の制御方法を説明するフローチャートである。
【００７７】
第１の実施の形態で説明したとおり、制御回路１０５のメモリ１０８には、入力ポート１０１と出力ポート１０２との間の光信号の損失が最小となる、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧を示す最適結合電圧情報が入力ポート１０１毎に予め記憶され、さらに光信号の所望の減衰率を実現する、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧を示す減衰率制御電圧情報が各減衰率毎に予め記憶されている。
【００７８】
制御回路１０５の演算部１０９は、所望のポートに対応する最適結合電圧と、所望の減衰率に対応する減衰率制御電圧とをメモリ１０８から取得し（図６ステップＳ１００）、この最適結合電圧と減衰率制御電圧とから、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４に印加する制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出する（ステップＳ１０１）。例えば減衰率制御電圧が最適結合電圧からの偏差を表す電圧として定義されているのであれば、最適結合電圧に減衰率制御電圧を加えた値が制御電圧となる。
【００７９】
メモリ１０８に記憶された最適結合電圧と減衰率制御電圧とは、基準温度Ｔｒｅｆとなる特定の温度において事前に測定されたデータであり、波長選択スイッチの温度が変われば、メモリ１０８のデータをそのまま適用しても、所望の減衰率にはならない。本発明で課題としている温度補償制御は、まさにこの問題に対処するもので、温度が変わっても基準温度Ｔｒｅｆの時と同じ減衰率状態を保持するための制御である。
【００８０】
このような温度補償制御を実現するため、メモリ１０８には、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報（係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙおよび基準温度Ｔｒｅｆ）が予め記憶され、さらに減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報（補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを算出するための係数、または減衰率毎のＶｙＲａｔｉｏのテーブル）が予め記憶されている。
【００８１】
制御回路１０５のクロック発生部１１３は、一定時間毎にクロックを出力する。演算部１０９は、クロック発生部１１３からのクロック出力を温度補償制御のトリガーとして（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、温度センサ１０６が検出した温度Ｔの情報を取得し（ステップＳ１０３）、温度補償電圧情報と補償電圧修正値情報とをメモリ１０８から取得する（ステップＳ１０４）。
【００８２】
続いて、演算部１０９は、メモリ１０８から取得した補償電圧修正値情報に基づいて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を決定し（ステップＳ１０５）、温度Ｔと温度補償電圧情報と補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）とを用いて、式（３）、式（４）、式（６）により温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを算出する（ステップＳ１０６）。そして、演算部１０９は、ステップＳ１０１で算出した制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、それぞれ温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを加えた値Ｖｘ＋Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＋Ｖｙ＿TCを最終的な制御電圧Ｖｘ，Ｖｙとして確定する（ステップＳ１０７）。
【００８３】
制御回路１０５の電圧駆動回路１１０は、演算部１０９が算出した値の制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電極に印加する（ステップＳ１０８）。
こうして、ポート選択または減衰率のいずれかが変更されるまで、ステップＳ１０３〜Ｓ１０８の処理が一定時間毎に繰り返される。
【００８４】
本実施の形態では、周辺温度が変わっても、また様々な減衰率においても、精度の高い温度補償制御を実現することができる。
【００８５】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の波長選択スイッチにおいて、上記の媒介変数電圧Ｖｔに対して温度補償をする方法を採用する場合の具体的な制御方法について説明するものである。図５は本実施の形態の制御方法を説明する図で、第５の実施の形態と同様である。図７は本実施の形態の制御方法を説明するフローチャートである。
【００８６】
第１の実施の形態で説明したとおり、制御回路１０５のメモリ１０８には、入力ポート１０１と出力ポート１０２との間の光信号の損失が最小となる、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧を示す最適結合電圧情報が入力ポート１０１毎に予め記憶され、さらに基準温度において光信号の所望の減衰率を実現する、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電圧に対応した媒介変数電圧Ｖｔを示す減衰率制御電圧情報が各減衰率毎に予め記憶されている。
【００８７】
制御回路１０５の演算部１０９は、所望のポートに対応する、制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに関する最適結合電圧と、所望の減衰率に対応する媒介変数電圧Ｖｔとをメモリ１０８から取得する（図７ステップＳｂ１００）。
【００８８】
また、演算部１０９は、温度補償に必要な温度補償電圧情報と補償電圧修正値情報とをメモリ１０８から取得する（図７ステップＳｂ１０１）。次に、演算部１０９は、温度センサ１０６が検出した温度Ｔの情報を取得する（図７ステップＳｂ１０２）。
【００８９】
演算部１０９は、温度補償の準備が完了したので、初回の温度補償プロセスを実行する（図７ステップＳｂ１０３）。この温度補償プロセスの詳細は後述する。
【００９０】
この後、演算部１０９は、別のポートや別の減衰率状態に移行する指令が外部から入力されていないかを監視し（図７ステップＳｂ１０４）、移行する指令がない場合、クロック発生部１１３からのクロック出力を次の温度補償プロセスのトリガーとして（ステップＳｂ１０５においてＹＥＳ）、温度センサ１０６が検出した温度Ｔの情報を取得し（ステップＳｂ１０６）、温度補償プロセスを実行する（図７ステップＳｂ１０７）。こうして、ステップＳｂ１０４〜Ｓｂ１０７の一連の処理が一定時間ごとに繰り返される。
【００９１】
次に、温度補償プロセスの手順について図８を用いて説明する。まず、演算部１０９は、メモリ１０８から取得した温度補償電圧情報に基づいて、損失最小点の温度変化分を補償するために、制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに加える温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを式（３）、式（４）、式（５）により算出する（図８ステップＳｂ１０８）。続いて、演算部１０９は、与えられた設定減衰率、温度センサ１０６から取得した温度Ｔ、メモリ１０８から読み出した補償電圧修正値情報から、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を決定する（図８ステップＳｂ１０９）。
【００９２】
次に、演算部１０９は、ステップＳｂ１００で取得した媒介変数電圧Ｖｔと補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）とを用いて式（８）により、温度補償を行う場合の、所望の減衰率に対応する媒介変数電圧Ｖｔ＿TCを算出する（図８ステップＳｂ１１０）。最後に、演算部１０９は、Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ＿TC），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ＿TC）により制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出し、算出した制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、それぞれ温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを加えた値Ｖｘ＋Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＋Ｖｙ＿TCを最終的な制御電圧Ｖｘ，Ｖｙとする。（図８ステップＳｂ１１１）。
電圧駆動回路１１０は、演算部１０９が算出した値の制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電極に印加する（図８ステップＳｂ１１２）。以上で、温度補償プロセスが終了する。
【００９３】
本実施の形態では、周辺温度が変わっても、また様々な減衰率においても、精度の高い温度補償制御を実現することができる。
【００９４】
［第７の実施の形態］
第５の実施の形態の温度補償電圧情報について、より具体的な説明を加える。図９はある入力ポート１０１と出力ポート１０２との間の基準温度Ｔｒｅｆにおける光損失の等高線を示す図である。ある入力ポート１０１と出力ポート１０２との間の光損失が最小となる制御電圧である損失最小電圧は、制御電圧Ｖｘ−Ｖｙ平面上のある座標（Ｖｘ＿ｏｒｇ， Ｖｙ＿ｏｒｇ）で示すことができる。光損失の等高線を制御電圧Ｖｘ−Ｖｙ平面上に描くと、損失最小電圧を中心とする、同心楕円を示す。
【００９５】
周辺温度が変化すると、この損失最小電圧は制御電圧Ｖｘ−Ｖｙ平面上を移動する。その理由は、電圧条件を一定にしても、温度によりＭＥＭＳミラーの傾きが変わったり、ＭＥＭＳミラーへの光線の入射角が変化するためである。この原因は、二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４に起因する場合、分散空間光学系１０３に起因する場合、さらには複合的な要因に起因する場合もある。しかし、本発明は温度によって損失最小電圧が移動するという現象に対して補償するので、損失最小電圧が移動する原因については考慮する必要はない。
【００９６】
当然、損失最小電圧の移動に伴い、その回りを囲む損失等高線も図１０に示すように移動する。図１０の例では、周辺温度が基準温度Ｔｒｅｆより低温になった場合、損失等高線はＶｘ，Ｖｙが正の方向に移動し、周辺温度が基準温度Ｔｒｅｆより高温になった場合、損失等高線はＶｘ，Ｖｙが負の方向に移動している。対象とする温度範囲が広く、損失等高線の移動量が大きい場合は、図１１に示すように損失等高線の移動量が温度に比例するとみなせない場合が多い。図１１において、ΔＶｘは損失等高線のＶｘ方向の移動量を示し、ΔＶｙは損失等高線のＶｙ方向の移動量を示している。このように、損失等高線の移動量が温度に比例するとみなせない場合があるので、単に温度に関する比例定数を与えても、精度の高い温度補償は実現できない。
【００９７】
そこで、本発明は、前述の式（１）、式（２）で示されるように、比例定数に相当する値を温度の一次関数で近似する。これらの式から求めた温度補償電圧を損失最小電圧に加えれば、ある温度Ｔにおける損失最小電圧を精度よく求めることが可能となる。式（１）、式（２）中の係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙ、および基準温度Ｔｒｅｆは、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されており、動作中に行われる温度補償制御の度に、これらの係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙ、および基準温度Ｔｒｅｆの値が温度補償電圧の計算に用いられる仕組みになっている。
【００９８】
［第８の実施の形態］
第５の実施の形態の温度補償電圧を修正する動作について、より具体的な説明を加える。光信号の減衰率まで考慮すると、第７の実施の形態のように損失最小電圧が温度に依存せず精度よく求められるだけでは十分ではない。その理由は、図１２に示すように、温度によって損失等高線（同心楕円）が歪むためである。図１２の例では、基準温度Ｔｒｅｆの損失等高線において、損失最小電圧からの移動距離がＡＴＴ＝Ｘになる移動距離を考える。周辺温度が基準温度Ｔｒｅｆより低温になった場合、損失等高線はＶｙ方向の長径が長くなるので、ＡＴＴ＜Ｘとなり、周辺温度が基準温度Ｔｒｅｆより高温になった場合、損失等高線はＶｙ方向の長径が短くなるので、ＡＴＴ＞Ｘとなる。
【００９９】
光信号の減衰率を制御することは、損失最小電圧を起点として、特定の方向に損失等高線を“下る”ことを意味している。前出の減衰率制御電圧情報は、損失最小電圧からの特定の方向への移動距離（＝減衰率制御電圧）と減衰率との関係を示すものであるが、損失等高線が歪むと、移動距離と減衰率との関係も狂ってくる。特に、減衰率が大きなところでは誤差が大きくなりやすい。
【０１００】
そこで、本発明では、温度補償電圧に減衰率に応じた補償電圧修正値を掛けることで、温度が変わっても、損失等高線の歪を考慮した温度補償を実現する。この補償電圧修正値の定義を図１３に示す。二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の二つの回動軸に関する二つの温度補償電圧のうちどちらに補償電圧修正値を掛けてもよいが、図１３では副軸（ｙ軸）方向の損失等高線の歪が大きいので、副軸に関する制御電圧Ｖｙの温度補償電圧Ｖｙ＿TCに対して補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを掛ける例を取り上げる。
【０１０１】
損失最小電圧は、第７の実施の形態の係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙを求めた座標なので、損失等高線の歪の影響を受けない。よって、図１３に示すように、損失最小電圧においてＶｙＲａｔｉｏ＝１である。ＶｙＲａｔｉｏ＝１とは、歪補正をする必要がないことを示す。通常、損失最小点を減衰率ＡＴＴ＝０と定めるので、ＡＴＴ＝０ではＶｙＲａｔｉｏ＝１と定義できる。
【０１０２】
補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの定義を説明する前提として、基準温度Ｔｒｅｆにおいて光信号の減衰率を制御することは、図１３の直線１０００に沿って損失等高線を下ることを意味しているとする。また、説明を容易にするために、周辺温度が基準温度ＴｒｅｆよりもΔＴだけ高温になると、−ΔＶｙだけ損失最小電圧が移動する共に、損失等高線がＶｙ方向に圧縮されるとする。すなわち、温度による損失等高線のＶｘ方向の変化は無視する。
【０１０３】
所望の減衰率ＡＴＴ＝Ｘ（図１３の等高線１００１）に対応した減衰率制御電圧を図１３の１００２で表す。ここで、周辺温度が基準温度ＴｒｅｆよりもΔＴだけ高温になった場合、ＶｙＲａｔｉｏ＝１のまま制御電圧Ｖｙに温度補償電圧を加えると、制御電圧Ｖｙは図１３の１００３で示す値になり、高温時の損失等高線１００４上のＡＴＴ＝Ｘに到達しないことが分かる。その理由は、高温で損失等高線がＶｙ方向に圧縮されて円状に変形したためである。図１３の例では、高温時の損失等高線１００４上のＡＴＴ＝Ｘに対応した減衰率制御電圧を１００５で表す。ＶｙＲａｔｉｏ＝１の場合よりも大きな温度補償電圧を制御電圧Ｖｙに加えれば、高温時の損失等高線１００４上のＡＴＴ＝Ｘに到達できる。
【０１０４】
そこで、本実施の形態では、１より大きい値の補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを温度補償電圧Ｖｙ＿TCに掛けて温度補償電圧Ｖｙ＿TCを大きくする。逆に、損失等高線がＶｙ方向に伸長する場合は、１より小さい値のＶｙＲａｔｉｏを温度補償電圧Ｖｙ＿TCに掛けて温度補償電圧Ｖｙ＿TCを小さくすればよい。つまり、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏは、損失等高線に歪が発生しない場合の温度補償電圧を１とした場合の温度補償電圧に対する伸縮率である。温度補償電圧Ｖｙ＿TCに補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを掛ける式は、式（６）に示したとおりである。補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏは、減衰率ＡＴＴに応じて変わる値なので、減衰率ＡＴＴの関数となる。補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの具体的な求め方については、式（７）を使って説明しているので繰り返さない。
【０１０５】
補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの実測例を図１４に示す。図１４において、１２００は補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの実測値を示す。
図１４で示した補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの実測値をプロットしたグラフの求め方を説明する。任意のＡＴＴ0を設定すれば、最適結合電圧情報と減衰率制御電圧情報から基準温度Ｔｒｅｆにて減衰率がＡＴＴ0になるための制御電圧Ｖｘ，Ｖｙが決まる。評価温度にて、この制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、ＶｙＲａｔｉｏ（０）に対応する、式（６）から求められる温度補償電圧を加えた時の減衰率ＡＴＴ（０）を実測すると共に、同様に評価温度にて、制御電圧Ｖｘ，Ｖｙに、ＶｙＲａｔｉｏ（１）に対応する、式（６）から求められる温度補償電圧を加えた時の減衰率ＡＴＴ（１）を実測する。この二つの実測値ＡＴＴ（０），ＡＴＴ（１）から、図１５に示すように、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏに対する減衰率ＡＴＴの一次関数が得られ、この関数からＡＴＴ0に対応するＶｙＲａｔｉｏが求められる。
【０１０６】
図１５の例では、求める補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの値がＶｙＲａｔｉｏ（０）＝１とＶｙＲａｔｉｏ（１）＝１．３の間にある例を示したが、別の適当な値を使っても構わない。また、式（７）は求める補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの値がＶｙＲａｔｉｏ（０）とＶｙＲａｔｉｏ（１）の外にあって、外挿する場合でも適応可能である。ＡＴＴ0の値を等間隔で変えながら上述の方法で、それぞれのＡＴＴ0に対する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを求めれば、図１４で示した実測値が横軸に等間隔で並んだグラフを得ることができる。
【０１０７】
補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏは、ＭＥＭＳミラーや光学系の特性に依存する値で、理論式で表現するのは非常に難しい。しかし、図１４から分かるように減衰率ＡＴＴに対する変化は比較的小さいので、次式のように線形近似式でＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を表現可能である。
ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）＝ａ・ＡＴＴ＋ｂ ・・・（１０）
【０１０８】
ここで、ａは図１４に示すＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性を線形近似した直線１２０１の傾き、ｂは直線１２０１の切片である。線形近似直線１２０１は、温度補償精度が最も高くなることが期待されるＡＴＴ値（図１４の点１２０２のＡＴＴ値）を代表点に選ぶことにより定められる。すなわち、ＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性と最も良く合うように線形近似直線１２０１を求めればよい。
【０１０９】
式（１０）中の係数ａ，ｂは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、すなわちクロック発生部１１３からクロックが出力される度に、係数ａ，ｂと式（１０）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を算出する（図６のステップＳ１０５）。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧を修正することができる。
【０１１０】
［第９の実施の形態］
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。第８の実施の形態を、より広いＡＴＴ範囲に適用するためには、図１４に示したＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性をＡＴＴ軸の方向に沿って複数の領域に区分し、領域毎に線形近似直線を求めればよい。この場合、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、次式のように表現される。
【０１１１】
【数６】
【０１１２】
図１６は補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性を複数の領域に区分して領域毎に線形近似直線を求める例を説明する図である。式（１１）、式（１２）および図１６におけるＮ（Ｎは正の整数）は、区分した領域に割り当てた番号を表す。ＡＴＴth［Ｎ］は領域Ｎにおいて温度補償精度が最も高くなることが期待されるＡＴＴ値、ａ［Ｎ］は領域Ｎについて求めた線形近似直線の傾き、ｂは領域Ｎ＝１について求めた線形近似直線の切片である。
【０１１３】
式（１１）、式（１２）中の減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂと式（１１）、式（１２）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を算出する（図６のステップＳ１０５）。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧を、広いＡＴＴ範囲にわたって修正することができる。
【０１１４】
［第１０の実施の形態］
次に、本発明の第１０の実施の形態について説明する。基準温度Ｔｒｅｆ（すなわち、ΔＴ＝０）では、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏはＡＴＴに依存せずに、必ず１になることは明らかである。つまり、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏは、正確には温度依存性も有する。そこで、本実施の形態では、第８の実施の形態においてＶｙＲａｔｉｏの温度依存性も考慮した補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を次式で定義する。
ＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）＝（Ｂｒ・ΔＴ）（Ａｒ・ＡＴＴ＋１）＋１
・・・（１３）
【０１１５】
式（１３）において、Ａｒ，Ｂｒは係数である。係数Ａｒ，Ｂｒの求め方の一例を説明する。例えば、温度範囲仕様から決まるΔＴの最大値ΔＴmaxを与えた時に、温度補償精度が最も高くなることが期待されるＡＴＴ値を代表に取り、実験で求めたＶｙＲａｔｉｏの形状から、次式を用いてＡｒとＢｒを算出することができる。
Ａｒ＝ａ／（ｂ−１） ・・・（１４）
Ｂｒ＝（ｂ−１）／ΔＴmax ・・・（１５）
【０１１６】
傾きａ、切片ｂについては第８の実施の形態で説明したとおりである。式（１３）中の係数Ａｒ，Ｂｒは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、温度Ｔと係数Ａｒ，Ｂｒと式（１３）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を算出する（図６のステップＳ１０５）。ステップＳ１０６の処理においては、演算部１０９は、式（６）のＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）の代わりにＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を用いればよい。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧をより高精度に修正することができる。
【０１１７】
［第１１の実施の形態］
次に、本発明の第１１の実施の形態について説明する。第１０の実施の形態を、より広いＡＴＴ範囲に適用するためには、第９の実施の形態と同様に、ＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性をＡＴＴ軸の方向に沿って複数の領域に区分し、領域毎に線形近似直線を求めればよい。この場合、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）は、次式のように表現される。
【０１１８】
【数７】
【０１１９】
式（１６）、式（１７）中の減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数Ａｒ［Ｎ］，Ｂｒとは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、温度Ｔと減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数Ａｒ［Ｎ］，Ｂｒと式（１６）、式（１７）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応するＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を算出する（図６のステップＳ１０５）。ステップＳ１０６の処理においては、演算部１０９は、式（６）のＶｙＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）の代わりにＶｙＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を用いればよい。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧を、広いＡＴＴ範囲にわたってより高精度に修正することができる。
【０１２０】
［第１２の実施の形態］
実験で求めたＶｙＲａｔｉｏの実測値の特性の直線近似が難しい場合は、適当なＡＴＴ間隔で補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏをサンプリングしたデータを、メモリ１０８に記憶させておくことも可能である。この場合、予め離散的に選択された減衰率ＡＴＴに対する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを実験で測定し、所望のＡＴＴ間隔でデータを補間して、減衰率ＡＴＴに対する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏのサンプリングデータを作成し、減衰率ＡＴＴとこれに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏとの組を記憶したデータテーブルを、制御回路１０５のメモリ１０８に作成しておけばよい。
【０１２１】
制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、データテーブルの情報に基づいて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを決定する（図６のステップＳ１０５）。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧を修正することができる。
【０１２２】
なお、第１〜第１２の実施の形態においては、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏをｙ軸の温度補償電圧Ｖｙ＿TCに掛けているが、これに限るものではなく、補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏをｘ軸の温度補償電圧Ｖｘ＿TCに掛けてもよい。この場合は、式（６）のＶｙ＿TC，ＡＴｙ，ＢＴｙをそれぞれＶｘ＿TC，ＡＴｘ，ＢＴｘに置き換えればよいことは言うまでもない。
【０１２３】
［第１３の実施の形態］
本発明の別の形態について、温度による減衰率の変化を考慮した温度補償電圧を修正するための、第８の実施の形態と同様の効果を有する別の方法を説明する。光信号の減衰率まで考慮すると、第７の実施の形態のように損失最小電圧が温度に依存せず精度よく求められるだけでは十分ではないことは前述した。
【０１２４】
そこで、本実施の形態では、目標とする減衰率ＡＴＴに対応する媒介変数電圧Ｖｔに減衰率ＡＴＴに応じた補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを掛けることで、温度が変わっても、損失等高線の歪を考慮した温度補償を実現する。この補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの定義を図１７に示す。
【０１２５】
補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの定義を説明する前提として、基準温度Ｔｒｅｆにおいて光信号の減衰率を制御することは、例えば、図１７の直線１０００に沿って損失等高線を下ることを意味しているとする。また、説明を容易にするために、周辺温度が基準温度ＴｒｅｆよりもΔＴだけ高温になると、−ΔＶｙだけ損失最小電圧が移動する共に、損失等高線がＶｙ方向に圧縮されるとする。すなわち、温度による損失等高線のＶｘ方向の変化は無視する。
【０１２６】
所望の減衰率ＡＴＴ＝Ｘ（図１７の等高線１００１）に対応した減衰率制御電圧を図１７の１００２で表す。この点１００２の表し方として、Ｖｘ−Ｖｙ平面上の座標（Ｖｘ１，Ｖｙ１）で示す方法のほかに、例えば直線１０００上で減衰率を制御している場合は、この直線を表す関数として、以下の式（１８）、式（１９）のように媒介変数表示にすれば、（Ｖｘ１，Ｖｙ１）に対応した、一つの媒介変数電圧Ｖｔ１で与えることができる。ｋｙ／ｋｘはＶｘ−Ｖｙ平面上の直線の傾きを表す。
Ｖｘ＝ｋｘ・Ｖｔ ・・・（１８）
Ｖｙ＝ｋｙ・Ｖｔ ・・・（１９）
【０１２７】
ここで、周辺温度が基準温度ＴｒｅｆよりもΔＴだけ高温になった場合、基準温度でＡＴＴ＝Ｘとなる媒介変数電圧Ｖｔ１を二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の制御電極に印加すると、その状態は図１７の１００３で示す点になり、高温時のＡＴＴ＝Ｘとなる損失等高線１００４からはみ出した、ＡＴＴ＞Ｘの大きな損失を持つ状態になる。図１７の例では、高温時の損失等高線１００４上のＡＴＴ＝Ｘに対応した減衰率制御電圧を点１００５で表す。また、この時の媒介変数電圧をＶｔ２とする。
【０１２８】
ここで、媒介変数電圧Ｖｔに対する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを定義すれば、式（２０）のようになる。
ＶｔＲａｔｉｏ＝Ｖｔ２／Ｖｔ１ ・・・（２０）
基準温度ＴｒｅｆでＡＴＴ＝Ｘとなる媒介変数電圧Ｖｔ１に、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを掛けることで、高温時でＡＴＴ＝Ｘとなる媒介変数電圧Ｖｔ２を得られることになる。ただし、Ｖｔ１＝０近傍では、ＶｔＲａｔｉｏ＝１とする。
つまり、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏは、損失等高線に歪が発生しない場合の媒介変数電圧Ｖｔを１とした時の、温度で変化する媒介変数電圧Ｖｔの伸縮率を表す。
【０１２９】
補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏは、減衰率ＡＴＴに応じて変わる値なので、減衰率ＡＴＴの関数となる。補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの具体的な求め方については、式（９）を使って説明しているので繰り返さない。
【０１３０】
補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの実測例を図１８に示す。図１８において、１３００は補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの実測値を示す。
図１８で示した補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの求め方は、図１５で示したＶｙＲａｔｉｏを求める方法と同じなので、説明は省略する。
【０１３１】
補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏは、分散空間光学系１０３や二軸ＭＥＭＳミラー装置１０４の特性に依存する値で、理論式で表現するのは難しい。しかし、図１８から分かるように減衰率ＡＴＴに対する変化は比較的小さいので、次式のように減衰率ＡＴＴに関する線形近似式でＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を表現可能である。
ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）＝ａ・ＡＴＴ＋ｂ ・・・（２１）
【０１３２】
ここで、ａは図１８に示すＶｔＲａｔｉｏの実測値の特性を線形近似した直線１３０１の傾きを表す。また、ｂは直線１３０１の切片であるが、切片となるＡＴＴ０は損失最小点近傍なので損失等高線の歪の影響を受けにくいことから、値はほぼ１となる。線形近似直線１３０１は、温度補償精度が最も高くなることが期待されるＡＴＴ値（図１８の点１３０２のＡＴＴ値）を、ａを求めるための代表点に選ぶことにより定められる。
【０１３３】
式（２１）中の係数ａ，ｂは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の際に、すなわちクロック発生部１１３からクロックが出力される度に、係数ａ，ｂと式（２１）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を算出する（図８ステップＳｂ１０９）。
【０１３４】
［第１４の実施の形態］
次に、本発明の第１４の実施の形態について説明する。第１３の実施の形態を、より広いＡＴＴ範囲に適用するためには、図１８に示した補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの実測値の特性をＡＴＴ軸の方向に沿って複数の領域に区分し、領域毎に線形近似直線を求めればよい。この場合、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）は、次式のように表現される。
【０１３５】
【数８】
【０１３６】
図１９は補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏの実測値の特性を複数の領域に区分して領域毎に線形近似直線を求める例を説明する図である。式（２２）、式（２３）および図１９におけるＮ（Ｎは正の整数）は、区分した領域に割り当てた番号を表す。ＡＴＴth［Ｎ］は領域Ｎにおいて温度補償精度が最も高くなることが期待されるＡＴＴ値、ａ［Ｎ］は領域Ｎについて求めた線形近似直線の傾き、ｂは領域Ｎ＝１について求めた線形近似直線の切片である。
【０１３７】
式（２２）、式（２３）中の減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとは、第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、減衰率ＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂと式（２２）、式（２３）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）を算出する（図８ステップＳｂ１０９）。
【０１３８】
［第１５の実施の形態］
次に、本発明の第１５の実施の形態について説明する。基準温度Ｔｒｅｆ（すなわち、ΔＴ＝０）では、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏはＡＴＴに依存せずに、必ず１になることは明らかである。つまり、補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏは、正確には温度依存性も有する。そこで、本実施の形態では、第１３の実施の形態や第１４の実施の形態においてＶｔＲａｔｉｏの温度依存性も考慮した補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を次式で定義する。
ＶｔＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）＝（ＶｔＲａｔｉｏＸ−１）・Пｒ・ΔＴ＋１
・・・（２４）
ここでПｒは補償電圧修正値情報を取得したときの温度の逆数、ＶｔＲａｔｉｏＸは、温度依存性を考慮していない、式（２１）もしくは、式（２２）や式（２３）から得られたＶｔＲａｔｉｏ（ＡＴＴ）の値である。
【０１３９】
式（２４）中の係数Пｒも第５の実施の形態で説明した補償電圧修正値情報であり、予め制御回路１０５のメモリ１０８に記憶されている。制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、温度Ｔと係数Пｒと式（２４）を用いて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏ（ΔＴ，ＡＴＴ）を算出する（図８ステップＳｂ１０９）。なお、ＶｔＲａｔｉｏの温度依存性を考慮してない第１３の実施の形態や第１４の実施の形態と、温度依存性を考慮した本実施の形態の使い分けについては、実際のＶｔＲａｔｉｏの温度依存性を考慮して使い分ける。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧をより高精度に修正することができる。
【０１４０】
［第１６の実施の形態］
実験で求めたＶｔＲａｔｉｏの実測値の特性の直線近似が難しい場合は、適当なＡＴＴ間隔で補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏをサンプリングしたデータを、メモリ１０８に記憶させておくことも可能である。この場合、予め離散的に選択された減衰率ＡＴＴに対する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを実験で測定し、所望のＡＴＴ間隔でデータを補間して、減衰率ＡＴＴに対する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏのサンプリングデータを作成し、減衰率ＡＴＴとこれに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏとの組を記憶したデータテーブルを、制御回路１０５のメモリ１０８に記録しておけばよい。
【０１４１】
制御回路１０５の演算部１０９は、動作中に行われる温度補償制御の度に、データテーブルの情報に基づいて、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを算出する。ＶｔＲａｔｉｏの温度依存性も考慮する場合は、データテーブルから算出した補償電圧修正値をＶｔＲａｔｉｏＸとして式（２４）を用いればよい（図８ステップＳｂ１０９）。
こうして、本実施の形態では、第５の実施の形態の温度補償電圧を修正することができる。
【０１４２】
第１〜第１６の実施の形態において、制御回路１０５のメモリ１０８と演算部１０９とクロック発生部１１３とは、例えばＣＰＵ、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータを動作させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供される。ＣＰＵは、読み込んだプログラムを記憶装置に書き込み、このプログラムに従って第１〜第１６の実施の形態で説明した処理を実行する。また、記憶媒体とＣＰＵで構成されるコンピュータの代わりに、プログラムや変数を書き込んだＦＰＧＡ（Field programmable gate array）と、制御に必要な変数を保存するためのフラッシュメモリのような不揮発メモリでメモリ１０８と演算部１０９を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明は、波長選択スイッチに適用することができる。
【符号の説明】
【０１４４】
１０１−１〜１０１−Ｎ…入力ポート、１０２…出力ポート、１０３…分散空間光学系、１０４…二軸ＭＥＭＳミラー装置、１０５…制御回路、１０６…温度センサ、１０７…筐体、１０８…メモリ、１０９…演算部、１１０…電圧駆動回路、１１１…断熱固定具、１１２…ダミー部品、１１３…クロック発生部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上の入力ポートと、
少なくとも１つ以上の出力ポートと、
前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、
この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、
この二軸ＭＥＭＳミラー装置を制御する制御手段と、
前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備え、
前記制御手段は、前記入力ポートと前記出力ポートとの間の光信号の損失が最小となる最適結合条件に対応した前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の減衰率制御電圧情報と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報と、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報とを予め記憶するメモリと、
前記最適結合電圧情報と前記減衰率制御電圧情報とから所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出し、前記補償電圧修正値情報から所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定し、前記温度センサが検出した温度と前記温度補償電圧情報と前記補償電圧修正値とから温度補償電圧を算出し、この温度補償電圧を、前記算出した制御電圧に加えて最終的な制御電圧を確定する演算手段と、
この演算手段が算出した制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する電圧駆動手段とを有し、
前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力することで光信号の減衰率の温度補償が可能なことを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項２】
請求項１記載の波長選択スイッチにおいて、
さらに、前記分散空間光学系と前記二軸ＭＥＭＳミラー装置と前記温度センサとを内部に収める筐体を備えることを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項３】
請求項２記載の波長選択スイッチにおいて、
さらに、前記分散空間光学系と前記二軸ＭＥＭＳミラー装置と前記温度センサとを前記筐体に固定する固定具を備え、
この固定具は、断熱性の材料からなることを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項４】
請求項１記載の波長選択スイッチにおいて、
前記温度センサは、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品に装着されていることを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項５】
請求項１記載の波長選択スイッチにおいて、
前記温度センサは、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品と略等しい熱容量を持つ部材に装着されていることを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項６】
少なくとも１つ以上の入力ポートと、少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備えた波長選択スイッチの制御方法であって、
前記入力ポートと前記出力ポートとの間の光信号の損失が最小となる最適結合条件に対応した前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の減衰率制御電圧情報とから、所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、
減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報から、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定する補償電圧修正値決定ステップと、
前記温度センサが検出した温度と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報と、前記補償電圧修正値とから、温度補償電圧を算出する温度補償電圧算出ステップと、
この温度補償電圧を、前記算出した制御電圧に加えて最終的な制御電圧を確定する制御電圧確定ステップと、
この制御電圧確定ステップで確定した値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する駆動ステップとを有し、
前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力し、かつ前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで光信号の減衰率の調整が可能なことを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記二軸ＭＥＭＳミラー装置は、前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能な前記ミラーを備え、
前記温度補償電圧算出ステップは、前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記補償電圧修正値をＶｙＲａｔｉｏ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記温度補償電圧情報として係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙがメモリに記憶されているとき、ｘ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC、ｙ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｙ＿TCを、Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ、Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴにより算出し、さらに前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCのうちどちらか一方に掛けて前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを確定することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、係数ａ，ｂが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、ＶｙＲａｔｉｏ＝ａ・ＡＴＴ＋ｂにより算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項９】
請求項６または７記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、
【数１】
により算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１０】
請求項６または７記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、係数Ａｒ，Ｂｒが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、ＶｙＲａｔｉｏ＝（Ｂｒ・ΔＴ）（Ａｒ・ＡＴＴ＋１）＋１により算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１１】
請求項６または７記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数Ａｒ［Ｎ］，Ｂｒとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、
【数２】
により算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１２】
請求項６または７記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、減衰率とこれに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏとの組が減衰率毎に記述されたデータテーブルから、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを取得することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１３】
少なくとも１つ以上の入力ポートと、少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備えた波長選択スイッチの制御方法であって、
前記温度センサが検出した温度と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報とから、温度補償電圧を算出する温度補償電圧算出ステップと、
減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報から、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定する補償電圧修正値決定ステップと、
前記制御電圧を任意の変数の関数値とし、この変数を媒介変数電圧としたとき、所望の減衰率に対応する既知の媒介変数電圧と前記補償電圧修正値とから、温度補償された媒介変数電圧を算出する媒介変数電圧算出ステップと、
前記温度補償された媒介変数電圧を所定の関数に代入して、所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、
この制御電圧算出ステップで算出した制御電圧に、前記温度補償電圧を加えて最終的な制御電圧を確定する制御電圧確定ステップと、
この制御電圧確定ステップで確定した値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する駆動ステップとを有し、
前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力し、かつ前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで光信号の減衰率の調整が可能なことを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記二軸ＭＥＭＳミラー装置は、前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能な前記ミラーを備え、
前記温度補償電圧算出ステップは、前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを任意の変数の関数値Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ）としたときの前記変数である媒介変数電圧をＶｔ、前記媒介変数電圧Ｖｔに対する前記補償電圧修正値をＶｔＲａｔｉｏ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記温度補償電圧情報として係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙがメモリに記憶されているとき、ｘ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC、ｙ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｙ＿TCを、Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ、Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴにより算出し、
前記媒介変数電圧算出ステップは、所望の減衰率に対応する既知の媒介変数電圧Ｖｔに前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを掛けることで、前記温度補償された媒介変数電圧Ｖｔ＿TCを算出し、
前記制御電圧算出ステップは、前記温度補償された媒介変数電圧Ｖｔ＿TCから、Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ＿TC），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ＿TC）により前記制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、係数ａ，ｂが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを、ＶｔＲａｔｉｏ＝ａ・ＡＴＴ＋ｂにより算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１６】
請求項１３または１４記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを、
【数３】
により算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１７】
請求項１３または１４記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、減衰率ＡＴＴとこれに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏとの組が減衰率毎に記述されたデータテーブルから、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを取得することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記補償電圧修正値情報を取得したときの温度の逆数である係数Пｒが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏをＶｔＲａｔｉｏＸとして、ＶｔＲａｔｉｏ＝（ＶｔＲａｔｉｏＸ−１）・Пｒ・ΔＴ＋１により前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを補正することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１】
少なくとも１つ以上の入力ポートと、
少なくとも１つ以上の出力ポートと、
前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、
この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、
この二軸ＭＥＭＳミラー装置を制御する制御手段と、
前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備え、
前記制御手段は、前記入力ポートと前記出力ポートとの間の光信号の損失が最小となる最適結合条件に対応した前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の減衰率制御電圧情報と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報と、減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報とを予め記憶するメモリと、
前記最適結合電圧情報と前記減衰率制御電圧情報とから所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出し、前記補償電圧修正値情報から所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定し、前記温度センサが検出した温度と前記温度補償電圧情報と前記補償電圧修正値とから温度補償電圧を算出し、この温度補償電圧を、前記算出した制御電圧に加えて最終的な制御電圧を確定する演算手段と、
この演算手段が算出した制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する電圧駆動手段とを有し、
前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力することで光信号の減衰率の温度補償が可能なことを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項２】
請求項１記載の波長選択スイッチにおいて、
さらに、前記分散空間光学系と前記二軸ＭＥＭＳミラー装置と前記温度センサとを内部に収める筐体を備えることを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項３】
請求項２記載の波長選択スイッチにおいて、
さらに、前記分散空間光学系と前記二軸ＭＥＭＳミラー装置と前記温度センサとを前記筐体に固定する固定具を備え、
この固定具は、断熱性の材料からなることを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項４】
請求項１記載の波長選択スイッチにおいて、
前記温度センサは、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品に装着されていることを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項５】
請求項１記載の波長選択スイッチにおいて、
前記温度センサは、波長選択スイッチを構成する光学部品のうち温度依存性が最も高い光学部品と略等しい熱容量を持つ部材に装着されていることを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項６】
少なくとも１つ以上の入力ポートと、少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備えた波長選択スイッチの制御方法であって、
前記入力ポートと前記出力ポートとの間の光信号の損失が最小となる最適結合条件に対応した前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の最適結合電圧情報と、光信号の所望の減衰率を実現する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の減衰率制御電圧情報とから、所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、
減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報から、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定する補償電圧修正値決定ステップと、
前記温度センサが検出した温度と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報と、前記補償電圧修正値とから、温度補償電圧を算出する温度補償電圧算出ステップと、
この温度補償電圧を、前記算出した制御電圧に加えて最終的な制御電圧を確定する制御電圧確定ステップと、
この制御電圧確定ステップで確定した値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する駆動ステップとを有し、
前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力し、かつ前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで光信号の減衰率の調整が可能なことを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記二軸ＭＥＭＳミラー装置は、前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能な前記ミラーを備え、
前記温度補償電圧算出ステップは、前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記補償電圧修正値をＶｙＲａｔｉｏ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記温度補償電圧情報として係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙがメモリに記憶されているとき、ｘ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC、ｙ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｙ＿TCを、Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ、Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴにより算出し、さらに前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCのうちどちらか一方に掛けて前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC，Ｖｙ＿TCを確定することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、係数ａ，ｂが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、ＶｙＲａｔｉｏ＝ａ・ＡＴＴ＋ｂにより算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項９】
請求項６または７記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、
【数１】
により算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１０】
請求項６または７記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、係数Ａｒ，Ｂｒが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、ＶｙＲａｔｉｏ＝（Ｂｒ・ΔＴ）（Ａｒ・ＡＴＴ＋１）＋１により算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１１】
請求項６または７記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数Ａｒ［Ｎ］，Ｂｒとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを、
【数２】
により算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１２】
請求項６または７記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、減衰率とこれに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏとの組が減衰率毎に記述されたデータテーブルから、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｙＲａｔｉｏを取得することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１３】
少なくとも１つ以上の入力ポートと、少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートから入った光を波長ごとに直線的に一点に集光する分散空間光学系と、この分散空間光学系の集光点上に配置され、二つの回動軸周りに回動可能なミラーおよび制御電圧に応じた静電引力により前記ミラーを回動させる制御電極からなる二軸ＭＥＭＳミラー装置と、前記二軸ＭＥＭＳミラー装置および分散空間光学系の周辺温度を検出する温度センサとを備えた波長選択スイッチの制御方法であって、
前記温度センサが検出した温度と、温度と最適結合電圧との関係を表す温度補償電圧情報とから、温度補償電圧を算出する温度補償電圧算出ステップと、
減衰率に応じて温度補償電圧を修正する補償電圧修正値情報から、所望の減衰率に対応する補償電圧修正値を決定する補償電圧修正値決定ステップと、
前記制御電圧を任意の変数の関数値とし、この変数を媒介変数電圧としたとき、所望の減衰率に対応する既知の媒介変数電圧と前記補償電圧修正値とから、温度補償された媒介変数電圧を算出する媒介変数電圧算出ステップと、
前記温度補償された媒介変数電圧を所定の関数に代入して、所望のポートおよび所望の減衰率に対応する前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出する制御電圧算出ステップと、
この制御電圧算出ステップで算出した制御電圧に、前記温度補償電圧を加えて最終的な制御電圧を確定する制御電圧確定ステップと、
この制御電圧確定ステップで確定した値の制御電圧を前記二軸ＭＥＭＳミラー装置の制御電極に印加する駆動ステップとを有し、
前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで前記分散空間光学系から入射した光信号の向きを変え、この光信号を再び前記分散空間光学系を通して所望の出力ポートに出力し、かつ前記ミラーの少なくとも一方の軸周りの回動を制御することで光信号の減衰率の調整が可能なことを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記二軸ＭＥＭＳミラー装置は、前記入出力ポートが並ぶ方向と直交するｘ軸および前記入出力ポートが並ぶ方向と平行なｙ軸の二つの回動軸周りに回動可能な前記ミラーを備え、
前記温度補償電圧算出ステップは、前記ミラーをｘ軸周りに回動させる制御電圧をＶｘ、前記ミラーをｙ軸周りに回動させる制御電圧をＶｙ、前記制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを任意の変数の関数値Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ）としたときの前記変数である媒介変数電圧をＶｔ、前記媒介変数電圧Ｖｔに対する前記補償電圧修正値をＶｔＲａｔｉｏ、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記温度補償電圧情報として係数ＡＴｘ，ＢＴｘ，ＡＴｙ，ＢＴｙがメモリに記憶されているとき、ｘ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｘ＿TC、ｙ軸に関する前記温度補償電圧Ｖｙ＿TCを、Ｖｘ＿TC＝（ＡＴｘ・ΔＴ＋ＢＴｘ）・ΔＴ、Ｖｙ＿TC＝（ＡＴｙ・ΔＴ＋ＢＴｙ）・ΔＴにより算出し、
前記媒介変数電圧算出ステップは、所望の減衰率に対応する既知の媒介変数電圧Ｖｔに前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを掛けることで、前記温度補償された媒介変数電圧Ｖｔ＿TCを算出し、
前記制御電圧算出ステップは、前記温度補償された媒介変数電圧Ｖｔ＿TCから、Ｖｘ＝ｆｘ（Ｖｔ＿TC），Ｖｙ＝ｆｙ（Ｖｔ＿TC）により前記制御電圧Ｖｘ，Ｖｙを算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、係数ａ，ｂが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを、ＶｔＲａｔｉｏ＝ａ・ＡＴＴ＋ｂにより算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１６】
請求項１３または１４記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、所望の減衰率をＡＴＴとし、減衰率を複数の領域に区分したときの領域間の境界値であるＡＴＴth［Ｎ］と係数ａ［Ｎ］，ｂとが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき（Ｎは正の整数）、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを、
【数３】
により算出することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１７】
請求項１３または１４記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、減衰率ＡＴＴとこれに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏとの組が減衰率毎に記述されたデータテーブルから、所望の減衰率ＡＴＴに対応する補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを取得することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の波長選択スイッチの制御方法において、
前記補償電圧修正値決定ステップは、前記温度センサが検出した温度をＴ、基準温度をＴｒｅｆ、ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆとし、前記補償電圧修正値情報を取得したときの温度の逆数である係数Пｒが前記補償電圧修正値情報としてメモリに記憶されているとき、前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏをＶｔＲａｔｉｏＸとして、ＶｔＲａｔｉｏ＝（ＶｔＲａｔｉｏＸ−１）・Пｒ・ΔＴ＋１により前記補償電圧修正値ＶｔＲａｔｉｏを補正することを特徴とする波長選択スイッチの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−８５６２（Ｐ２０１２−８５６２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９３３９（Ｐ２０１１−１１９３３９）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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