980nm处，η 是1.535，并且f 是13.03mm，以及在1550nm处，η是1.528，并且f 是13.20mm。
[0127] 图29示出了用于采用填隙光电二极管和扩展的控制光束来控制MEMS光子交换机 的控制系统741。在控制系统741中，初始连接过程包括将不确定区域内的镜短暂地锁定在 其当前位置初始光束采集的整个时间段，从而不确定区域内的光电二极管可以用于确定新 的光束的落位而没有干扰工作状态中的镜设定。
[0128] MEMS模块745包括准直器阵列742--其中的准直器对准镜阵列744中的镜以及镜 阵列746--其中的镜对准准直器阵列748中的准直器。镜阵列744和746包括被填隙光电二 极管围绕的MEMS镜。使用来自准直器的扩展光束将带外控制光载波注入端口。通过连接控 制序列处理器776从注入光信号框750和注入光信号框762注入控制光。控制系统741使用来 自光电二极管的响应以实现穿过MEMS光子交换机的整体光路的分段的采集和优化。
[0129] 连接控制序列处理器776接收例如输入端口至输出端口形式的连接请求。然后，连 接控制序列处理器776确定镜阵列744上的要连接至镜阵列746上的目标镜的特定镜的行和 列。然后，连接控制序列处理器776对于这些镜建立合适的初始驱动电压以将来自其各自的 准直器的进入控制光束反射至相对目标镜上或者附近。初始光束位置可以在光束可以最初 着落的目标镜周围的不确定区域内。不确定区域产生自计算过程中的容差以及镜偏转灵敏 度的变化。对于初始光束位置，可以使用预先测量的查找表。
[0130]在另一示例中，连接控制序列处理器776根据初始起点算法778对于初始光束位置 使用算法逼近，初始起点算法778通过根据镜室的几何结构计算X和Y平面中的镜指向角度 来确定适当的驱动电压。然后，根据镜单元的平均驱动电压/偏转特性，初始起点算法778计 算驱动电压。因为使用了平均偏转特性，而不是镜单元所特定的特性，因此没有大的驱动电 压表。然而，对于几何结构和驱动电压偏转特性一一其在遍及镜阵列的镜与镜之间以及不 同批次的镜阵列之间不同一一的容差有显著的初始指向误差。在具有直接检测光束落位的 填隙光电二极管的MEMS交换机中，可以快速执行初始粗糙修正，使得大的不确定区域是合 理的。采集时间可以是大约5ms至10ms，主要用于驱动电压缓慢斜上升以避免触发由快速改 变镜位置导致的MEMS镜簧载质量共振。可以通过在生产测试或者现场调试期间对每个阵列 进行一次测量以生成关于阵列上的一个特定镜的X驱动电压和y驱动电压，以将一个阵列上 的一个特定镜链接至相对阵列上的特定镜，从而降低初始指向误差。这基于镜分批工艺变 化提供了一些修正，而无需长的复杂的测量过程。
[0131]初始开始点算法778为连接控制序列处理器776提供了初始指向。然后，连接控制 序列处理器776计算近似的初始驱动电压。初始驱动电压被传送至框777的微控制器760或 者框775的微控制器774。然后，驱动器750驱动镜阵列744上的镜，或者驱动器764驱动镜阵 列 746。
[0132]来自相对镜阵列（镜阵列746或者镜阵列744)的光电二极管的响应被接收器756或 者接收器770接收。在示例中，接收器756和接收器770是用于光电二极管电响应入射光的电 子放大器。
[0133] 然后，在框779或者框773中选择来自不确定区域内的信号。不确定区域中的光电 二极管的数目可以比镜阵列上的光电二极管的总数目小得多。例如，不确定区域可以包括 在目标镜的一个至三个镜间距内的镜周围的光电二极管。
[0134] 搜索不确定区域内的光电二极管的响应以定位光束落斑。通过接收功率比较器 758和接收功率比较器772来确定响应。具有最大响应的光电二极管可能大致位于控制光束 落斑。如果三个或更多个光电二极管具有响应，则光束落斑的位置可以使用三角测量来精 确确定。由于控制光束可以射到除了目标镜之外的镜的光电二极管上，因此可以管理所建 立的光路的控制干扰。在一个示例中，不确定区域内的工作状态中的镜的光电二极管通过 锁定所述镜的驱动电压的当前值被锁定。从而光电二极管自由地检测来自新的控制光束的 另外的光，这些另外的光被检测作为来自其工作状态中的控制光束的在先照射的增量。工 作状态中的控制光束和任何传输光束当前保持就位，这是因为相对镜被锁定。镜可以被锁 定大约5ms至10ms，其比MEMS漂移率(数天至数年)短许多个数量级，除非诸如振动冲击的外 部事件在所述5ms至10ms期间被施加至系统。
[0135] 然后微控制器760或774从所检测到的光束落斑的位置确定修正向量。当使用三角 测量时，修正向量可以是近似的或者更精确的。
[0136] 接下来，如果不确定区域内的相对镜之前被锁定，则所述镜被解锁。光电二极管响 应被接收器756或770接收，并且在框781或框771中选择来自目标镜周围的光电二极管的信 号。基于示出最强响应的光电二极管或者光电二极管与光束截面强度之间的响应差，计算 了良好的修正向量以修正控制光束并且因此通信光束在目标镜上的居中。当由与目标镜相 关联的光电二极管产生近似相等的功率响应时，光束居中在目标镜上。当其完成时，连接建 立。
[0137] 在操作期间周期性地或者连续地执行精细调整以保持对准。当光束适当地对准目 标镜时，与目标镜相关联的填隙光电二极管保持被控制光束同等照射。检测到不均匀照射 指示光束位置误差，其然后可以被快速地修正。
[0138] 使用填隙光电二极管阵列的系统不需要精确初始指向算法，并且可以使用简单近 似算法以提供初始指向。这可以在没有历史记录、没有大的表以及没有昂贵耗时的初始校 准的情况下进行。可以根据镜单元设计的平均偏转/电压特性确定初始近似驱动电压。
[0139] 在另一示例中，不存在框779、781、773和771。在该实施方式中，初始指向计算或者 确定足够精确，使得与目标镜相关联的至少一个光电二极管被初始照射。因此，仅检测与目 标镜相关联的光电二极管，并且在包围直接相邻镜的不确定区域内的镜被锁定。
[0140] 图30示出了具有光束落斑的一些示例的镜阵列。通信光束710和控制光束708适当 地对准在镜706上。该对准不可能由初始计算产生，这是由于其近似特征导致的，但是该对 准表示了在已经应用采集和优化过程之后的目标。
[0141] 在一个示例中，控制光束714部分地照射目标镜，镜712。通信光束716与控制光束 714共轴。控制光束714并且因此通信光束716的位置可以通过由在不确定区域720内的光电 二极管检测到的光来确定。在不确定区域720内的镜718被锁定。被照射的光电二极管和所 检测到的相对量的功率使得能够计算根据距离和角度计算的修正向量以将光束居中在镜 712上。在该示例中，光束主要射在镜712上方左侧的光电二极管上，其中最强功率射在最接 近镜的光电二极管上。三个光电二极管被照射。来自这些光电二极管的信息导致确定光束 落位应当根据向量角度向右下移动，并且需要移动大约一个光束直径以更好地对准目标 镜。该计算可以基于接收最强光的光电二极管，其中向量大致为从所述光电二极管的位置 至目标镜的中心。在另一示例中，所有三个被照射的光电二极管接收到的功率通过三角测 量用于更精确地确定光束的中心。当使用多个光电二极管时，在单个循环中执行对准。然 后，在操作期间，通过监视镜周围的光电二极管来针对镜漂移保持优化。当使用少于三个光 电二极管时，作为附加步骤，使用与镜712相关联的光电二极管来更精确地居中光束。
[0142] 在具有对于初始光束指向的较宽容差的示例中，控制光束724和通信光束726最初 落到不确定区域732内的远离镜722处。在初始对准期间不确定区域732内的镜734被锁定。 光束着落的区中的光电二极管响应于所接收到的控制照度。大致使用接收到最强光的光电 二极管或更精确地使用三个或更多个光电二极管来确定光束的中心的实际位置将所检测 到的照度值用于计算光束落位的中心。可以计算修正向量以获得与目标镜的大致或精确对 准。这应当使得光束接近于对准。例如，通信光束730和控制光束728接近于与镜722对准。如 果在镜722周围的光电二极管中可检测到仍存在误差，则可以计算第二小修正向量。
[0143] 图31示出了用于将具有填隙光电二极管和扩展控制光束的MEMS光子交换机中的 镜对准的方法的流程图890。流程图890示出了用于对准相对镜阵列上的镜对中的单个镜的 方法。然而，所示出的方法可以对要对准的相对镜同时执行。最初，在步骤892中，施加控制 光信号。控制光信号的波长不同于通信光信号的波长，因此可以区分波长。例如，通信光信 号在1550nm或1300nm的通信带内，而控制光信号在800nm至850nm或者905nm至1040nm的范 围内。控制光束相对于通信光束被扩展，使得控制光束在其遇到的第二镜上具有较大的斑 尺寸。
[0144] 在步骤894中，确定了在相对镜阵列上的相对镜之间的连接。镜连接完成了从输入 准直器至镜阵列上的镜、至相对镜阵列上的镜、至输出准直器的路径。一旦对准连接，则可 实现双向通信传播。
[0145] 然后，在步骤896中，确定了初始镜角度。在一个示例中，基于镜阵列的几何结构计 算了初始角度。在另一示例中，初始角度基于简单查找表中的值。例如，查找表基于以镜的 行和列为基础的计算。
[0146] 然后，在步骤898中，施加驱动电压以初始对准镜。驱动电压基于在步骤896中确定 的镜角度。
[0147] 在步骤900中，测量了被光电二极管接收的光功率。在初始光束指向期间，目标镜 的不确定区域内的光电二极管被测量。基于初始对准中的最大误差来确定不确定区域。当 初始光束指向精确时，或者当初始对准已经被执行时，仅与目标镜相关联的光电二极管被 用于测量进入的光功率。
[0148] 在步骤902中基于步骤900中的光电二极管的响应确定光束落斑的位置。在一个示 例中，光束的光功率由一个被照射的光电二极管最强烈地检测到。光束位置可以被大约确 定为处于所述光电二极管处。在另一示例中，三个或四个光电二极管被控制光束照射。然后 可以通过三角测量确定光束的中心。
[0149] 然后，在步骤904中，例如通过使用从在步骤902中确定的光束落斑的中心至目标 镜的中心的向量来调整光束落斑。通过该向量调整驱动电压以移动光束。
[0150]然后，在步骤906中，确定是否需要另外的对准。这可能是例如当仅一个光电二极 管被用于初始对准时的情况。当与目标镜相关联的光电二极管被确定为未被均匀照射时， 还可能需要再次重复对准。可以周期性地检查相关联的光电二极管以保持对准。当对准不 充分时，系统继续进行步骤900,其中再次测量光电二极管功率。系统例如可以