光交换装置及其中的控制信息更新方法

专利名称：光交换装置及其中的控制信息更新方法
技术领域：
本发明涉及光交换装置及其中的控制信息更新方法，其适于在下述的光通信系统的构造中使用，在该光通信系统中，将调制为光信号的大量信息作为光信号进行处理，而不转换为电信号，更具体地，本发明涉及一种光交换装置及其中的控制信息更新方法，其适于在执行光突发信号处理的网络中使用。
背景技术：
在城域光网络的情况下，网络配置通过线路或ADM(插分复用)信号的交换/路由切换而频繁变化。在现有网络中的转发阶段等，采用了大量下述的结构，这些结构被设计用来通过将光信号一次性转换为电信号，然后再转换为光信号，来执行信号交换。
然而，期望在将来由动态OADM(光插分复用)系统取代它们，该动态OADM系统在光信号或光交叉连接节点等在光信号状态下以波长为单位执行输入/输出路由的切换的状态下仅分离所需波长。此外，在下一代网络中，为了提高线路利用效率，需要具有下述的功能执行其中将光信号分割为分别具有固定长度的多个帧，从而在光信号的状态下以帧为单位进行交换/路由切换的处理(在本说明书中，将这些处理通称为光突发信号处理)。
在这种光突发信号处理控制传输装置中，为了以上述帧为单位进行交换或路由切换，希望以至少比毫秒尺度短的时间尺度来执行交换处理。
专利文献1(日本专利特开No.2002-318398)公开了与使用光偏转元件的光交换模块相关的技术。例如，如图15所示，其中示出了光交换模块100，其包括输入端(入射端)光波导单元101、准直单元102、输入端光偏转元件单元103、公共光波导104、输出端(出射端)光偏转元件单元105、光会聚单元106，以及输出端光波导单元107。
输入端光波导单元101和输出端光波导单元107中的每一个都具有多个光波导101a(#11至#1n)或者多个光波导107a(#21至#2n)，并且输入端光偏转元件单元103和输出端光偏转元件单元105中的每一个都具有n个光偏转元件103a或105a。此外，光偏转元件103a或105a用于对从光波导101a输入的信号光进行路由切换，以通过所期望的光波导107a输出该信号光。
日本专利特开No.2003-185984(专利文献2)、No.2000-114629(专利文献3)、No.2000-269892(专利文献4)、HEI 7-212315(专利文献5)以及HEI 10-228007(专利文献6)中公开了其他的公知技术。
如上所述，在考虑以小于毫秒尺度的时间尺度，以帧为单位的交换处理的情况下，需要对通过多个路径输入的帧信号光连续执行路由切换。此时，由于输入功率的不同、光交换端口的损耗不同等，在要输出的帧信号光之间出现了不同的输出功率值，这影响了光接收器中的无错接收。
上述专利文献1中公开的技术与能够消除帧信号光之间的输出功率值的差异的结构还有差距。
如图16所示，专利文献2公开了下述的技术，在该技术中，为了改变从光传输线路211输入的光的强度，在光传输线路211和212之间通过透镜213和214设置了光偏转器215，用于产生与光传输线路212的光轴不同的输出光的光轴。然而，没有通过该光偏转器公开用于改变输入光的强度的具体控制模式。
尽管专利文献3至6公开了一种可变光学衰减器，用于反馈输出光的衰减量(值)以执行可变控制，但是通过这种反馈控制，在执行使输出功率值相对于帧信号光(经过以小于毫秒尺度的时间尺度进行的切换处理)恒定的控制方面遇到了困难。这是因为该信号光在反馈控制有效时通过。
除了执行上述光突发信号处理的情况以外，在公共光信号传输的情况下，当在通过小于毫秒的时间尺度(例如，微秒尺度)的响应来消除光功率的波动方面遇到了困难时，也会如上述情况一样，对无错接收产生干扰。
此外，在上述专利文献1所公开的技术中，在如图15所示相对于来自输入端光波导101a(#11至#1n)，将输出路由切换至n个输出端光波导107a(#21至#2n)之一的情况下，需要向输入端光偏转元件103a和输出端光偏转元件105a中的每一个都施加与偏转角相对应的电压。然而，输入端光偏转元件103a和输出端光偏转元件105a中的路由切换功能所需的偏转角根据设置位置而有所不同。
例如，在用于对来自光波导101a(#11)的光进行偏转的光偏转元件103a中，需要在下述的角度范围内改变光从导向图中的光波导107(#21n)的直线前进方向的角度，到导向其中的光波导107a(#2n)的右侧偏转角度，而在用于对来自光波导101a(#13)的光进行偏转的光偏转元件103a中，需要在下述的角度范围内改变光从导向图中的光波导107a(#21)的左侧偏转角度，到导向其中的光波导107a(#2n)的右侧偏转角度。这也适用于输出端光偏转元件105a。
因此，路由切换中出现了以下问题要施加给光偏转元件103a和105a中的每一个的最大电压根据设置位置而有所不同，这使得用于向光偏转元件103a、105a提供电压的电压设定和电路结构变得复杂。

发明内容
为了消除这些问题而提出了本发明，并且本发明的一个目的是，在消除输出功率值的差异的同时，对从各个路径输入的帧信号光连续执行路由切换。
本发明的另一目的是通过小于毫秒的时间尺度的响应来消除光功率的波动。
本发明的另一目的是使要施加给光偏转元件的最大电压恒定，而与其设置位置(布置位置)无关。
为了实现这些目的，根据本发明的一方面，提供了一种光交换装置，其被设计用于对来自多个输入端口之一的信号光进行偏转，以切换并输出至多个输出端口之一，其中与多个输入端口相对应地设置多个输入端偏转单元，用于以与形成输出目的地的输出端口的位置相对应的角度来偏转来自输入端口的信号光。
与多个输出端口相对应地设置有多个输出端偏转单元，用于以与信号光引导方向相对应的角度将信号光从输入端偏转单元偏转至输出端口，并将其输出至输出端口，并且各个输入端偏转单元和各个输出端偏转单元都被构造为以级联方式设置多个光偏转元件，每一个光偏转元件都用于通过使用所施加的电场来偏转信号光，并且使得构成输入端偏转单元或输出端偏转单元的光偏转单元可变地调节要从输出端偏转单元输出到输出端口的信号光的电平。
优选地，该光交换装置还包括控制信息存储单元，用于存储控制信息，该控制信息用于设定信号光在多个输入端口之一和多个输出端口之一之间传播的光路由；驱动电压控制单元，用于参照所述控制信息存储单元的内容，以根据要设定的光路由和要设定的输出信号光的功率值，来输出用于控制要施加给构成输入端偏转单元和输出端偏转单元的光偏转元件的驱动电压的控制信号；以及驱动电压提供单元，用于提供由来自所述驱动电压控制单元的控制信号控制的驱动电压。
该控制信息存储单元还可以包括第一损耗特性存储单元，用于根据要设定的光路由和要从形成该光路由的输出端口输出的信号光的损耗特性，来保存要施加给构成输入端偏转单元和输出端偏转单元的光偏转元件的驱动电压；以及第二损耗特性存储单元，用于存储不依赖于要设定的光路由的信号光的固定损耗特性。
另外，该光交换装置还可以包括更新单元，用于向光路由中的一对输入端偏转单元和输出端偏转单元施加参考光(reference light)，该光路由是相对于控制信息存储单元中的控制信息的更新目标，以根据通过该对输入端偏转单元和输出端偏转单元的参考光的输入和输出功率特性，来更新控制信息存储单元的与更新对象光路由有关的内容。
此外，该更新单元还可以包括参考光输出单元，用于将该参考光输出到构成作为更新对象的光路由的输入端偏转单元；参考光监测单元，用于监测来自构成更新对象光路由的输出端偏转单元的输出功率特性；以及更新控制单元，用于根据来自参考光监测单元的监测结果，对所述控制信息存储单元中与更新对象光路由有关的控制信息的更新进行控制。
在这种情况下，参考光输出单元将所述信号光的波长以外的波长范围内的光作为所述参考光输出至所述多个输入端偏转单元。
另外，该参考光输出单元还可以将该信号光的波长范围内的光设定为所述参考光，并将该参考光引导至用作更新对象光路由的路由，该更新对象光路由构成了一对输入端偏转单元和输出端偏转单元，它们没有被设定为该信号光的光路由。
此外，还可以接受的是，在该光交换装置中，为了可变地调节输出端偏转单元输出给输出端口的信号光的电平，构成各个输出端偏转单元的光偏转元件分别被构成为电平粗调元件，用于对要输出给对应输出端口的信号光的电平进行粗调；以及电平微调元件，用于对要输出给所述电平粗调元件的下一级中的对应输出端口的信号光的电平进行微调。
此外，还可以接受的是，该光交换装置还包括控制信息存储单元，用于存储控制信息，该控制信息用于设定信号光在多个输入端口之一和多个输出端口之一之间传播的光路由；驱动电压控制单元，用于参照所述控制信息存储单元的内容，以根据要设定的光路由和要设定的输出信号光的功率值，来输出用于控制要施加给构成输入端偏转单元和输出端偏转单元的光偏转元件的驱动电压的控制信号；以及驱动电压提供单元，用于提供由来自所述驱动电压控制单元的控制信号控制的驱动电压，并且该驱动电压控制单元根据存储在功率控制信息存储单元中的信息，为构成该光路由中的输出端偏转单元的电平粗调元件和电平微调元件设定驱动电压信息，以将从该光路由中的输出端口输出的信号光可变地衰减为目标电平。
优选地，在这些输入端偏转单元中，设置用于偏转来自靠近端部位置的输入端口的信号光的输入端偏转单元具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件，而在输出端偏转单元当中，与靠近端部位置的输出端口相对应的输出端偏转单元具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件。
在这种情况下，还可以在所设置的多个输入端偏转单元中，靠近右侧端部位置的输入端偏转单元具有较多的分别表现出左侧方向的偏转特性而的光偏转元件，靠近左侧端部位置的输入端偏转单元具有较多的分别表现出右侧方向的偏转特性的光偏转元件，并且在所设置的输出端偏转单元中，靠近右侧端部位置的输出端偏转单元具有较多的分别表现出左侧方向的偏转特性的光偏转元件，而靠近左侧端部位置的输出端偏转单元具有较多的分别表现出右侧方向的偏转特性的光偏转元件。
另外，还可以接受的是，构造位于与下述输出端口相对应的输出端偏转单元中的上游侧的光偏转元件，以阻止信号光从各个输入端偏转单元泄漏至输出端，其中没有通过该输出端口设置用于传播来自输入端口的信号光的光路由(没有构造用于传播来自输入端口的信号光的光路由)。
另外，还可以接受的是，构成各个输入端偏转单元和各个输出端偏转单元的各个光偏转元件配备有具有光电效应的组件；以及电极单元，用于生成使所输入的信号光偏转的电场。
此外，根据本发明的另一方面，提供了一种光交换装置，其被设计用于对来自多个输入端口之一的信号光进行偏转，以切换并输出至多个输出端口之一，其中与多个输入端口相对应地设置有多个输入端偏转单元，用于以与形成输出目的地的输出端口的位置相对应的角度来偏转来自输入端口的信号光，并且与多个输出端口相对应地设置多个输出端偏转单元，用于以与信号光引导方向相对应的角度将信号光从输入端偏转单元偏转至输出端口，并将该信号光输出至输出端口，并且各个输入端偏转单元和各个输出端偏转单元都被构造为以级联的方式设置多个光偏转元件，每一个光偏转元件都用于通过使用所施加的电场来偏转信号光，在这些输入端偏转单元中，设置用于偏转来自靠近端部位置的输入端口的信号光的输入端偏转单元具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件，而在输出端偏转单元中，与靠近端部位置的输出端口相对应的输出端偏转单元具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件。
此外，还可以在所设置的多个输入端偏转单元中，靠近右侧端部位置的输入端偏转单元具有较多的分别表现出左侧方向的偏转特性的光偏转元件，而靠近左侧端部位置的输入端偏转单元具有较多的分别表现出右侧方向的偏转特性的光偏转元件，并且在所设置的输出端偏转单元中，靠近右侧端部位置的输出端偏转单元具有较多的分别表现出左侧方向的偏转特性的光偏转元件，而靠近左侧端部位置的输出端偏转单元具有较多的分别表现出右侧方向的偏转特性的光偏转元件。
在这种情况下，还可以接受的是，构造构成与下述输出端口相对应的输出端偏转单元中的上游侧光偏转元件，以阻止信号光从各个输入端偏转单元泄漏至输出端，其中没有通过该输出端口设置用于传播来自输入端口的信号光的光路由。
另外，还可以接受的是，构成各个输入端偏转单元和各个输出端偏转单元的各个光偏转元件配备有具有光电效应的组件；以及电极单元，用于生成使所输入的信号光偏转的电场。
另外，该光交换装置还可以包括控制信息存储单元，用于为输入端口和输出端口的每一个组合存储控制信息，该控制信息用于设定信号光在多个输入端口之一和多个输出端口之一之间传播的光路由；驱动电压控制单元，用于参照所述控制信息存储单元的内容，以根据要设定的光路由，来控制要施加给构成输入端偏转单元和输出端偏转单元的光偏转元件的驱动电压；以及驱动电压提供单元，用于提供由所述驱动电压控制单元控制的驱动电压。
此外，该驱动电压控制单元还可以控制构成与下述输出端口相对应的输出端偏转单元的上游侧偏转元件的驱动电压，以阻止信号光从各个输入端偏转单元泄漏至输出端，其中没有通过该输出端口设置用于传播来自输入端口的信号光的光路由。
此外，根据本发明的另一方面，提供了一种对存储在光交换装置的控制信息存储单元中的控制信息进行更新的方法，该方法包括向构成作为控制信息的更新对象的光路由的一对输入端偏转单元和输出端偏转单元提供驱动电压，从而使参考光从其中通过；对通过该对输入端偏转单元和输出端偏转单元的所述参考光的输出功率进行监测；以及根据该参考光的输入功率的特性、输出功率的监测结果，以及所提供的驱动电压之间的关系，对与作为更新对象的光路由相关的控制信息存储单元的内容进行更新。
优选地，在前述方法中，使用所述信号光以外的波长范围的光作为所述参考光。
另外，对于各条光路由预先存储所述参考光的监测光功率特性与信号光的光功率特性之间的关联关系，并且在参照控制信息存储单元的内容的前提下，通过使用驱动电压控制单元中的该关联关系，来校正要提供给构成输入端偏转单元和输出端偏转单元的光偏转元件的驱动电压。
此外，还可以使用与信号光相同波长范围的光作为所述参考光，并且将由没有被设定为该信号光的光路由的一对输入端偏转单元和输出端偏转单元形成的路径设定为作为更新对象的光路由，以使参考光从其中通过。
如上所述，根据本发明，由于诸如反馈控制的控制在对下述光路由进行设定的处理中无效，其中正在相对于通过输入端偏转单元和输出端偏转单元输入的信号光对该光路由进行输出光功率控制，所以可以通过小于例如毫秒的时间尺度的响应，缩短用于消除光功率的波动的响应时间。
此外，在消除输入功率值的差异的同时，对通过各个路径输入的帧信号光的路由切换变得可行。
此外，光输出功率的电平是可以任意调节的。
此外，在输入端偏转单元当中，设置用于偏转来自靠近端部位置的输入端口的信号光的输入端偏转单元具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件，而在输出端偏转单元中，与靠近端部位置的输出端口相对应的输出端偏转单元具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件，这使得能够使要提供给光偏转元件的最大电压恒定，而与其设置位置无关，并简化了对输入端偏转单元和输出端偏转单元的控制。


图1示出了根据本发明一实施例的光交换装置；图2示出了根据本发明该实施例的光交换装置的主要部分；图3A至3C用于说明该实施例中的光偏转元件的操作；图4示出了图2所示的该实施例中的交换模块与前述专利文献1中公开的光交换模块之间的比较；图5示出了该实施例中的交换模块与前述专利文献1中描述的光交换模块之间的不同；图6示出了根据本发明一实施例的光交换装置的控制电路单元；图7A和7B用于说明下述的技术，该技术用于将从输出端口输出的输出信号光的功率改变为目标值；图8A用于说明用作该实施例中的粗调元件的光偏转元件的光可变衰减功能；图8B用于说明用作该实施例中的微调元件的光偏转元件的光可变衰减功能；图9示出了该实施例中用于防止光信号的串扰的结构；图10的流程图用于说明提供与光路由相对应的驱动电压信号的模式，以及要在交换模块中设定的目标输出功率；图11用于说明与光路由相对应的驱动电压信号的输出(lead-out)和要在交换模块中设定的目标输出功率；图12A和12B用于说明与光路由相对应的驱动电压信号的输出和要在交换模块中设定的目标输出功率；图13A和13B的流程图用于说明更新控制单元对控制信息存储单元的更新；图14用于说明更新控制单元对控制信息存储单元进行的更新处理的时间表；以及图15和16示出了传统技术。
具体实施例方式
下面将参照

本发明的实施例。
除了本发明的目的之外，其它技术目的、用于实现该技术目的的方法及其效果将通过以下对实施例的公开而变得明了。
实施例的说明[A1]总体结构图1示出了根据本发明一实施例的光交换装置1。图1所示的光交换装置1用于在(n个)输入端光纤11至1n之一和(n个)输出端光纤21至2n之一之间切换设定一路由，并且其包括交换模块3和用于控制该交换模块的控制电路单元5。
在该结构中，交换模块3通过光交换装置1的输入端口#11至#1n从n个输入端光纤11至1n接收信号光，并通过所输入信号光的路由切换来设定从输出端口#21至#2n到n个输出端光纤21至2n的光路由。
控制电路单元5接收与要设置在输入端光纤11至1n之一和输出端光纤21至2n之一之间的光路由相关的信息，以对交换模块3上的光路由设定进行控制，并且还接收与信号光的目标输出功率的电平相关的信息，以可变地控制要从输出端偏转单元41至4n引导至输出端口#21至#2n的信号光的输出功率。
因此，信号光的输出功率与交换模块3的控制量之间的关系被预先存储在前述控制电路单元5中，从而可以更新它们之间的这种关系。为了进行该更新处理，除了参考光源61和参考光功率监测器(PD)62-1到62-n之外，还设置了光耦合器63和波长耦合器64-1至64-n以及65-1和65-2(参见图2)。
参考光源61用于输出参考光和波长在该参考光波长范围之外的光，该参考光用于测量对于交换模块3的输入/输出功率特性。具体地，在使用C波段波长范围作为信号光波长范围的情况下，可以将参考光波长设定在L波段波长范围内。
光耦合器63用于对来自参考光源61的光进行解复用，以将它们提供给分别与输入端口#11至#1n相对应的输入端光纤11至1n。波长复用耦合器64-1至64-n用于对来自光耦合器63的参考光和分别来自输入端光纤11至1n的信号光进行复用。由此可以将参考光提供给输入端偏转单元31至3n。
此外，光耦合器65-1至65-n用于对从各个输出端偏转单元41至4n输出的参考光进行波长解复用(分支)，并将经过波长解复用的参考光分量输出到参考光功率监测器62-1至62-n。因此，各个参考光功率监测器62-1至62-n监测通过该交换模块3的参考光的输出功率，并将监测结果输出给控制电路单元5。
关于这一点，在控制电路单元5中，当也预先存储了通过输入端口#11至#1n输入的参考光功率时，可以通过使用稍后将说明的更新控制功能，来更新该信号光的输出功率与用于交换模块3的受控变量之间的关系。
交换模块3的结构如图2所示，交换模块3包括输入端偏转单元31至3n以及输出端偏转单元41至4n。图2示出了n＝4的情况。此外，在交换模块3中，为了将来自输入端口#11至#1n的光引入到输入端偏转单元31至3n中，并且为了将来自输入端偏转单元41至4n的输出信号光引导至输出端口#21至#2n，还可以在其间插入类似于图15所示示例的光学系统(标号101至102、106至107)。
在该结构中，输入端偏转单元31至3n用于偏转来自输入端口#11至#1n的信号光，以生成与输出端口#21至#2n的位置相对应的角度，输出端口#21至#2n是输出目的地并且相对于输入端口11至1n平行设置。这些输入端偏转单元31至3n被构造为使得多个(本实施例中为3个)光偏转元件311、312以级联方式进行设置。
在其间插入有自由空间30c并且以对应关系相对于输出端口#21至#2n平行设置的状态下，输出端偏转单元41至4n相对于输入端偏转单元31至3n平行设置。各个输出端偏转单元41至4n用于将来自各个输入端偏转单元31至3n的信号光，以与信号光引导方向相对应的角度，朝向各个输出端口#21至#2n偏转，由此将其输出到各个输出端口#21至#2n。类似地，输出端偏转单元41至4n被构造为使得多个光偏转元件411、413以级联的方式设置，其中光偏转元件411、413中的每一个都用于通过从控制电路单元5施加的电场来偏转信号光。
自由空间30c的长度使得从输入端偏转单元31至3n发出的信号光中的每一个都通过偏转光学耦合至输出端偏转单元41至4n中的任意一个，并且各个信号光都在该自由空间30c中朝向输出端偏转单元41至4n中的任何一个直线前进。
此外，构成输入端偏转单元31至3n或者输出端偏转单元41至4n的光偏转元件311、312、411-413可以具有下述的功能对要输出至输出端口#21至#2n的信号光的电平进行可变调节。在本实施例中，如稍后所述，构成输出端偏转单元41至4n的光偏转元件411至413除了路由切换功能外，还具有上述对输出信号光的电平进行可变调节的功能。
此外，如图3A所示，各个光偏转元件311和411都配备有具有电光效应的晶体元件30a(例如铌酸锂或PLZT)，以及与该晶体元件30a的上表面和下表面成相对关系而形成的一对电极30b。当向电极30b提供驱动电压时，向该晶体元件30a施加电场，以使得所输入的信号光由于诸如Pockels效应的电效应而沿右侧方向偏转。因此，光偏转元件311和411被构造为右侧偏转元件。
另外，类似地，如图3B所示，各个光偏转元件312和412都配备有晶体元件30a和一对电极30b。当向电极30b提供电压时，向该晶体元件30a施加电场，以使得所输入的信号光由于诸如Pockels效应的电效应而沿左侧方向偏转。因此，与光偏转元件311和411不同，光偏转元件312和412被构造为左侧偏转元件。
此外，如图3C所示，各个光偏转元件413包括晶体元件30a和一对电极30b，并且具有下述的功能当向电极30b提供驱动电压时，使所输入的信号光沿相对于输入方向的左侧或右侧方向偏转。
如上所述，各个输入端偏转单元31至3n被构造为使得在光偏转元件311和/或光偏转元件312中，总共以级联的方式设置了3个光偏转元件，并且根据各个输入端偏转单元31至3n的设置位置进行光偏转元件311和312的组合(在所设置的光偏转元件311或312的数量上不同的组合)。
即，在设置在相对于信号光的前进方向的左侧端部的输入端偏转单元31中，所设置的光偏转单元311的数量最大，而所设置的光偏转元件312的数量最小。另一方面，所设置的光偏转元件311的数量从左侧端部的输入端偏转单元31向设置在右侧端部的输入端偏转单元3n连续减小，而所设置的光偏转元件312的数量连续增大。
换句话说，用来偏转来自输入端口的信号光的较靠左设置的输入端偏转单元31至3n具有较多的光偏转元件311，这些光偏转元件311具有沿与左侧相反的右侧方向的偏转特性，而用来偏转来自输入端口的信号光的设置得较靠右的输入端偏转单元31至3n具有较多的光偏转元件312，这些光偏转元件312具有与右侧相反的左侧方向的偏转特性。
因此，在输入端偏转单元31至3n中，靠近端部位置侧并用于对来自输入端口的信号光进行偏转的输入端偏转单元31和3n被设置为具有较多的光偏转元件311、312，这些光偏转元件311、312分别表现出沿与该端部位置侧相反方向的偏转特性。即，由于右端部上的与输入端口相对应的输入端偏转单元需要在左侧方向上具有相对较大的偏转量，以设定要连接到与该左侧输出端口相对应的输入端偏转单元的光路，所以将较多的光偏转元件312设置为左侧偏转元件。
此外，各个输出端偏转单元41至4n被构造为使得在上游侧，在光偏转元件411和/或光偏转元件412中，总共以级联的方式设置了3个光偏转元件，并且还以级联的方式设置下行侧光偏转元件413，并且根据各个输出端偏转单元41至4n的设置位置来设定所设置的光偏转元件411、412的数量。
即，在n个输出端偏转单元41至4n中，设置在相对于信号光的前进方向的左侧端部的输出端偏转单元41被构造为使得所设置的光偏转元件411的数量最大，而所设置的光偏转元件412的数量最小，另一方面，所设置的光偏转元件411的数量从左侧端部的输出端偏转单元41向设置在右侧的输出端偏转单元4n连续减小，而所设置的光偏转元件412的数量连续增大。
因此，在输出端偏转单元41至4n中，与靠近端部位置侧的输出端口相对应的输出端偏转单元41和4n具有较多的光偏转元件411、412，各个光偏转元件411、412都表现出沿与该端部位置相反方向的偏转特性。即，由于与右端部侧的输出端口相对应的输入端偏转单元需要在左侧方向上具有相对较大的偏转量，以设定用于将来自与左侧输入端口相对应的输入端偏转单元的信号光引导至其自己对应的输出端口的光路，所以要设置的构成左侧偏转元件的光偏转元件412的数量增大。
顺便提及，对于光偏转元件311、312、411和412，尽管在本实施例中，将构成左侧偏转元件的光偏转元件311和411设置在光偏转元件312和412的上游侧，并且将用于执行相同方向偏转的光偏转元件排列成行，但是本发明并不限于级联设置的顺序，只要在输入端偏转单元31至3n和输出端偏转单元41至4n中分布式地设置至少上述数量的光偏转元件即可。
另外，在本实施例中，构成左侧偏转元件的光偏转元件311和411和构成右侧偏转元件的光偏转元件312和412被构造为使得形成在晶体元件30a的相同表面侧(例如，上表面侧)上的电极30b被设定为正极，而形成在相反的另一侧上的电极30b被设定为接地电极，并且信号光的偏转方向彼此相反。另一方面，对于光偏转元件413，将正极电压和负极电压都作为驱动电压提供给该对电极30b，从而信号光可以沿左方向或右方向偏转。
因此，例如，可以通过控制电路单元5对输入端偏转单元3i和输入端偏转单元4j的控制，在输入端光纤1i(i1至n)之一和输出端光纤2j(j1至n)之一之间设定光路由。即，输入端偏转单元3i的光偏转元件311和312使来自输入端光纤1i的信号光朝向输出端光纤2j偏转，并且输出端偏转单元4j的光偏转元件411和413使来自输入端偏转单元3i的信号光偏转，以将其引导至输出端光纤2j。
顺便提及，在输入端偏转单元31至3n和输出端偏转单元41至4n中，控制电路单元5(稍后描述)向光偏转元件311和411(312、412)提供相同的驱动电压，这产生了相同方向的偏转，由此简化了控制。
此外，各个光偏转元件311、312和411至413都别设置为使得根据所提供的电压值的增加来增大信号光偏转角度，但是，与其他光偏转元件311、312、411和412相比，光偏转元件413被设置为使得信号光偏转角度很小，而与所提供的相同电压无关。
图4示出了根据本实施例的交换模块3中的输入端偏转单元31至3n和输出端偏转单元41至4n与前述专利文献1中公开的光交换模块的结构的比较。在图4中，本实施例中的输入端偏转单元31至3n的结构的比较对象是输入端光偏转元件单元103，而输出端偏转单元41至4n的结构的比较对象是输出端光偏转元件单元105。
输入端光偏转元件单元103包括设置在各个输入端口的相同行上的多个棱镜对103p，而输出端光偏转元件单元105包括设置在各个输出端口的相同行上的多个棱镜对105p。各个棱镜对103p和105p都被设计用来根据所提供的驱动电压的极性，沿右侧或左侧方向偏转信号光。
因此，具体地，对于提供给构成输入端光偏转元件单元103的棱镜对103p的驱动电压，在位于右端和左端行上的棱镜对103pr和103pl中，需要施加例如2Vin的电压作为最大驱动电压。与其他棱镜对103p所需的驱动电压相比，该最大驱动电压具有最高值。这是因为，当光入射在相对侧端部行棱镜对(例如，与棱镜对103pl相关的右端行棱镜对105pr)上时，与输入/输出端口之间的其他路由相比，偏转角度取最大值。
同时，由于需要保证一偏转角度，以使得从中心行棱镜对103p输出的信号光能够入射在构成输出端光偏转元件单元105的左端行和右端行棱镜对105pl和105pr上，所以在棱镜对103pc中，例如，必须可以将一Vin至+Vin的电压设定为驱动电压。
在上述情况下，输入端光偏转元件单元103还向构成输入端光偏转元件单元105的棱镜对105p施加驱动电压。
因此，在专利文献1中公开的技术的情况下，由于提供给棱镜对103p和105p的驱动电压的范围，即动态范围，根据设置位置而有所不同，所以可以认为其使得用于控制驱动电压的电路结构复杂化。
另一方面，在根据本实施例的交换模块3中，由于如上所述构造的光偏转元件311和312是根据输入端偏转单元31至3n的设置位置来设置的，如图5所示，所以输入端偏转单元31至3n之间要提供的最大施加电压可以保证为2Vin，并且可以使要提供的驱动电压的极性一致(even)，因此，与图4所示的情况相比，简化了用于控制驱动电压的电路结构。
控制电路单元5的结构同时，如上所述，图1所示的光交换装置的控制电路单元5接收与要设置在输入端光纤11至1n之一和输出端光纤21至2n之一之间的光路由相关的信息，以执行用于对交换模块3设定光路由的控制，并且控制电路单元5还接收与信号光电平的目标输出功率有关的信息，以可变地控制将要从输出端偏转单元41至4n引导至各个输出端口#21至#2n的信号光的输出功率。因此，如图6所示，控制电路单元5包括控制单元51、控制信息存储单元52、数/模转换器(DAC)53，以及电压提供单元54。
在该结构中，控制信息存储单元52用于存储控制信息，该控制信息用于设定光路由，光信号通过该光路由在输入端口#11至#1n之一和输出端口#21至#2n之一之间传播。该控制信息包括以下信息用于控制输入端偏转单元31至3n和输出端偏转单元41至4n，以设定与光路由相对应的路由切换；以及用于控制要引导至各个输出端口#21至#2n的信号光的功率的信息。
即，控制信息存储单元52包括第一损耗特性存储单元52a，用于根据要设定的光路由和要从构成该光路由的输出端口输出的光信号的损耗特性，来保存要提供给构成输入端偏转单元31至3n和输出端偏转单元41至4n的光偏转元件311、312和411至413中的每一个的驱动电压；以及第二损耗特性存储单元52b，用于存储不依赖于要设定的光路由的信号光的固定损耗特性。
例如，第一损耗特性存储单元52a设置用于为了在一对输入/输出端口#11至#1n和#21至#2n之间设定光路由，不仅存储驱动电压值(该驱动电压值优化了形成该光路由的输出端口#1i和输出端口#2j(i，j1至n)之间的信号光的耦合特性(例如，使损耗最小化)以及光损耗特性)，而且存储与光损耗特性有关的信息，该光损耗特性与和给定范围内的该驱动电压不同的驱动电压相关。
即，第一损耗特性存储单元52a包括优化状态特性存储单元52a-1，用于存储驱动电压，该驱动电压用于优化形成该光路由的输出端口#1i和输出端口#2j(i，j1至n)之间的信号光的耦合特性(例如，使损耗最小化)以及在这种情况下可设置的各个光路由的输入信号光的损耗特性；以及变化状态特性存储单元52a-2，用于存储光损耗特性，该光损耗特性与和根据各个可设置的光路由的给定范围内的前述优化状态驱动电压不同的驱动电压相关。
此外，第二损耗特性存储单元52b用于存储由于分支/耦合元件(例如光交换装置1中的光耦合器64-1至64-n)而导致的适当损耗特性。
控制单元51用于通过使用存储在前述控制信息存储单元52中的内容，来执行对交换模块3的控制，并且包括驱动电压控制单元51a和更新控制单元51b。例如，该控制单元51可以配备有CPU(中央处理单元)，并且也可以配备有前述控制信息存储单元52和FPGA(现场可编程网关阵列)。
驱动电压控制单元51a用于根据要设定的光路由和输入信号光功率以及目标输出功率值，来参照控制信息存储单元52的内容，以输出控制信号，从而对要提供给构成输入端偏转单元31至3n和输出端偏转单元41至4n的光偏转元件311、312和411至413的驱动电压进行控制。
此外，驱动电压控制单元51a用于将如上所述得到的驱动电压信息作为具有数字值的控制信号输出给与对应光偏转元件311、312和411至413耦合的各个数/模转换器53。
更新控制单元51b根据来自参考光功率监测器62-1至62-n的监测结果，对与作为控制信息存储单元52中的更新对象的光路由有关的控制信息进行更新控制。稍后将说明该更新控制单元51b中的与控制信息有关的更新方式。
数/模转换器53用于将如上所述得到的各个光偏转元件311、312和411至413的控制信号(数字值)转换为模拟值，具有该模拟值的控制信号被输出至与光偏转元件311、312和411至413中的对应一个相连的各个电压提供单元54。
各个驱动电压提供单元54用于向各个光偏转元件311、312和411至413提供驱动电压，该驱动电压由来自驱动电压控制单元51a的控制信号进行控制。具体地，来自驱动电压控制单元51a的控制信号通过数/模转换器53输入其中，作为具有模拟值的控制信号，以对来自固定电压源55的电压信号进行电压转换，从而获得与通过驱动电压控制单元51a得到的驱动电压信息相对应的电压信号，并将所获得的驱动电压信号提供给光偏转元件311、312和411至413中的对应一个。
此外，通过电极30b将来自各个电压提供单元54的驱动电压信号提供给各个输入端偏转单元31至3n和各个输出端偏转单元41至4n的光偏转元件311、312和411至413。在该驱动电压信号的作用下，由于Pockels效应而产生折射率变化，由此对所输入的信号光进行偏转。
对交换模块3中的输出信号光在控制电路单元5的控制下的可变衰减功能的说明图7A和7B用于说明以下效果通过在控制电路单元5中控制施加给输入端偏转单元31至3n和输出端偏转单元41至4n的各个光偏转元件311、312和411至413的驱动电压，将要通过输出端口#21至#2n输出的输出信号光的功率可变地调节至目标值。
在其中光路由设置在输入端光纤1i之一和输出端光纤2j(i，j1至n)之一之间的情况下，如果输出了在驱动电压控制单元51a中未提供可变衰减量的驱动电压信息，例如图7A所示，则输入端偏转单元3i和输出端偏转单元4j之间的信号光的耦合，以及从输出端偏转单元4j到输出端光纤2j的信号光的耦合，使得能够实现最小损耗状态(参见该图中的a1)。
然而，此时，如果从输出端光纤2j输出的信号光功率超过了目标值，如图7B所示，则对向输出端偏转单元4j的光偏转元件411至413提供的驱动电压信息进行调节，以执行可变衰减功能，从而对要从输出端偏转单元4j输出的信号光的偏转状态进行调节，使得对于输出端光纤2j的光耦合效率降低(参见该图中相对于a1的a2)。
即，由于驱动电压控制单元51a通过输出端偏转单元4j和输出端光纤2j之间的光耦合效率的上述下降，参照构成该控制信息存储单元52的第一和第二损耗特性存储单元52a和52b，以调节驱动电压信息，所以可以将通过输出端光纤2j输出的信号光的功率调节至目标输出功率。
换句话说，由控制电路单元5向各个光偏转元件311、312和411至413提供驱动电信号，使得能够对输入/输出光纤#11至#1n之一与#21至#2n之一之间的路由进行设定控制，以及对要引导至输出端口#21到#2n的信号光的输出电平进行可变控制。
存储在前述第一损耗特性存储单元52a中的内容是可以在稍后说明的更新控制单元51b中进行更新的信息，并且这些信息写入在可重写存储器中。另一方面，第二损耗特性存储单元52b用于存储光交换装置1的固定损耗特性，并且其内容写入在不可重写存储器。
此外，驱动电压控制单元51a可用于通过使用例如在采用了该光交换装置1的网络中设定的控制信道中的光，来接收前述光路由设定信息。此外，可以预先将信号光的目标输出功率的电平信息存储在前述控制信息存储单元52中，或者也可以通过使用前述控制信道中的光对其进行接收。
此外，因为希望前述驱动电压控制单元51a将通过输出端光纤21至2n输出的信号光的光功率设定为目标输出功率，所以需要得到输入信号光功率所需的衰减量。该衰减量的得出需要与该信号光被输入输入端口#11至#1n时的光功率(输入信号光功率)有关的信息。
在本实施例中，可以在设定光路由的阶段将与输入信号光功率有关的信息预先存储在控制信息存储单元52等中。在这种情况下，还可以通过使用前述控制信道中的光来接收前述输入信号光功率信息。
另外，例如，如图1所示，还可以设置输入信号光功率监测器71，用于测量通过输入端口#11至#1n输入的信号光的光功率，以在输入信号光功率监测器71中，在输入要通过该光路由发送的信号光时对输入信号光的光功率进行测量，并且使用该测量结果来得到衰减量，以获得具有目标输出功率的输出信号光。
在这种情况下，为了将输入信号光输入到处于处理时间的等待状态下的交换模块3中，还可以在输入端口#11至#1n和该交换模块3之间插入光延迟线路72，该处理时间是从通过输入端口#11至#1n输入该输入信号开始，直到在输入功率监测器71中测量到了输入功率并且通过控制电路单元5提供了用于获得目标输出功率的驱动电压为止。
对光偏转元件411中的输出信号光的可变衰减功能的说明如上所述，可以通过使用来自控制电路单元5的驱动电压信号，控制构成交换模块3的输入端偏转单元31到3n或者输出端偏转单元41到4n的各个光偏转元件311、312和411到413来偏转信号光，由此在输入端光纤11到1n之一与输出端光纤21到2n之一之间设置任意的光路由。
此时，在构成控制电路单元5的驱动电压控制单元51a中，对驱动电压进行调节/控制，以将待输出到各个输出光纤21到2n的信号光的功率控制为所需的输出功率值。在该实施例中，对构成输出端偏转单元41到4n的各个光偏转元件411到413的驱动电压进行调节，以对输出信号光的功率进行可变衰减，由此将其控制为所需的输出功率值。换句话说，构成输出端偏转单元41到4n的各个光偏转元件411到413组合了如上所述的可变调节输出信号光的电平的功能以及路由切换功能。
图8A和8B用于说明该实施例中的光偏转元件411到413的光可变衰减功能。图8A表示光偏转元件411和413中的驱动电压的变化与输出信号光的损耗之间的关系，而图8B表示光偏转元件413中的驱动电压的变化与输出光信号的损耗之间的关系。
在这种情况下，在构成输出端偏转单元41到4n的光偏转元件411到413中，上游侧(输出端偏转单元31到3n侧)光偏转元件411和412被构造为粗调元件，用于对到各个输出端口#21到#2n(从各个输出端偏转单元41到4n向其导入信号光)的信号光的电平(功率)进行粗调。而各个输出端偏转单元41到4n的后续阶段(下游侧)的光偏转元件413被构造为微调元件，用于对到输出端口#21到#2n中的对应一个的信号光的电平进行微调。
即，在用作粗调元件的光偏转元件411和412中，作为与存储在驱动电压存储单元中的驱动电压信息相对应的驱动电压，向形成相关光路由的输出端偏转单元41至4n的各个光偏转元件411至412提供Vout-opt，而向光偏转元件413提供Vsmall，因此可以获得图8A和8B中的L0作为输出信号光的损耗。
在对施加给光偏转元件411和412的驱动电压进行改变的情况下，需要根据形成要从前述驱动电压控制单元51a输出的控制信号的数字信号来改变受控变量。此外，根据可以从驱动电压控制单元51a输出的该数字信号的分辨率，向光偏转元件411和412施加由图8A中的V1至V4所表示的离散驱动电压。
此时，由于与光偏转元件413相比，光偏转元件411和412能够根据驱动电压的变化，使信号光偏转相对大的角度，所以当如上所述提供具有离散值的V1至V4时，输出信号光的损耗也表现出由图8A中的L1至L4表示的分布。因此，在通过仅控制施加给光偏转单元411和412的驱动电压来调节输出信号光的衰减量(该操作可以提供精确的目标输出功率)时遇到了困难。
如图8B所示，光偏转元件413能够相对于形成来自驱动电压控制单元51a的控制信号的数字信号的分辨率对输出信号光的功率损耗量进行足够精细的设定。即，如图8B所示，光偏转元件413的受控变量的宽度(Vsmall和Vs1之间、Vs1和Vs2之间、Vs2和Vs3之间，或者Vs3和Vs4之间的差)比光偏转元件411和412的受控变量的宽度(例如，V1和V2之间的宽度)大得多。并根据与Vsmall相对应的损耗量，通过L11至L14来增大损耗量。
即，由于构成输出端偏转单元41至4n的光偏转元件411至413之间的协作，光偏转元件411和412所导致的损耗量L0至L4与光偏转元件413所导致的损耗量L11至L14彼此组合，由此在损耗量L0和L4之间的范围内对输出信号光的衰减量进行精细设定。
相对于光偏转元件413中的功率损耗量(信号光的衰减宽度)的调节宽度(即，衰减分辨率)，可以根据获取该输出信号光的目标功率的精度对光偏转元件411和412所导致的前述衰减量的调节宽度适当地进行等分。在本实施例中，光偏转元件412和413所导致的衰减量的调节宽度被等分为5部分。
关于对光交换模块3所执行的端口交换中的串扰进行抑制的功能在根据本实施例的光交换装置1中，当出现用于切换光路由设定的请求时，控制电路单元5的驱动电压控制单元51a改变已提供给形成作为交换对象的光路由的输入端偏转单元31至3n和输出测偏转单元41至4n的驱动电压。
例如，在将对于输入端光纤11的连接接受端从输出端光纤21切换至输出端光纤2n的情况下，施加给构成输入端偏转单元31的光偏转元件311的驱动电压增大，以将从输入端偏转单元31输出的信号光输入到输出端偏转单元4n。此时，在增加要施加给输入端偏转单元31的光偏转元件311的驱动电压的处理中，可能出现下述的情况从输入端偏转单元31输出的信号光被临时输入到设置在输出端偏转单元41和4n之间的输出端偏转单元42至4(n-1)。
在这种情况下，交换过程中的信号光泄漏到其他输出端光纤22至2(n-1)中，导致在其他输出端光纤22至2(n-1)中出现串扰。
在根据本实施例的光交换装置1中，与输出端口#21至#2n()相对应的输出端偏转单元的上游侧光偏转元件411和412(没有通过其设置用于传播来自输入端口#11至#1n的信号光的光路由)被设置为阻止来自各个输入端偏转单元31至3n的信号光泄漏到输出端。
因此，如上所述，在对来自输入端光纤11的信号光的路由切换是从输出端光纤21到输出端光纤2n并向其输出该信号光的情况下，在切换之前的输出端偏转单元41和切换之后的输出端偏转单元4n之间的输出端偏转单元42至4(n-1)中，对于没有通过其设定光路由的输出端偏转单元(其不构成光路由)，设定施加给上游侧光偏转元件的驱动电压，以使得来自输入端光纤11的信号不会泄漏至对应的输出端光纤22至2(n-1)中。
例如，如图9所示，在将来自输入端偏转单元31的信号光输入到输出端偏转单元43的光偏转元件411的情况下，控制电路单元5控制施加给光偏转元件411的驱动电压，以使该信号光沿方向D反射。因此，对于不构成光路由(路径)的输出端偏转单元41至4n，设定驱动电压，以使得在错误方向上进行偏转，以防止耦合到输出端光纤21至2n。
对根据要在交换模块3中设定的光路由以及目标输出功率来提供驱动电压的方法的说明此外，以下将参照图10的流程图来说明根据要在交换模块3中设定的光路由以及目标输出功率来提供驱动电压的方法。
当接收到用于设定光路由的控制信息时，驱动电压控制单元51a根据该控制信息向与该光路由相对应的输入端偏转单元31至3n和输出端偏转单元41至4n提供驱动电压。此时，通过调节施加给输出端偏转单元41至4n的驱动电压，对输出信号光适当地进行衰减，以达到所需的输出功率。
在这种情况下，认为用于将输出信号光变为所需输出功率的衰减量根据要设定的光路由而有所不同。因此，对于设定用于设定光路由的驱动电压，考虑用于获得根据该光路由的所需输出功率的衰减量来进行该设定。
具体地，为了在交换模块3中设定光路由，在控制信息存储单元52中保存输入信号光功率Pin和目标输出信号光功率Pout-obj(步骤A1)。此外，驱动电压控制单元51a根据这些功率信息以及存储在第一和第二损耗信息存储单元52a和52b中的内容来得到衰减量(值)，以将耦合至输出端光纤的输出信号光功率控制为目标输出功率。
即，从第二损耗信息存储单元52b读出光交换装置1的固定损耗值，该固定损耗值不依赖于由形成该光路由的光偏转元件311、312和411至413进行交换操作的路由交换部分，并且从输入信号光功率Pin中减去该损耗值，由此获得具有该损耗的输出功率PSC，除了光偏转元件311、312和411至413被从Pin中移除的情况以外(步骤A2，参见图11)。
此后，从第一损耗信息存储单元52a中读出依赖于进行交换操作的路由交换部分的损耗值信息，该交换操作是由光偏转元件311、312和411至413对要设定的光路由进行的，并且从PSC中减去该值，由此获得下述状态下的输出功率PPLZT从PSC中移除了耦合效率优化条件(参见图7A)下的光偏转元件部分中的损耗(步骤A3，参见图11)。
另外，从所获得的值PPLZT中减去保存在控制信息存储单元52中的目标输出信号光功率Pout-obj，因此获得与要设定的光路由有关的输出端偏转单元41至4n中的驱动电压的调节所导致的衰减量(值)(步骤A4，参见图11)。
当通过这种方式计算出用作目标输出功率值的衰减量L时，驱动电压控制单元51a参照第一损耗信息存储单元52a，以得到用于获得该光路由中的衰减量L的驱动电压信息(步骤A5)，并对该驱动电压值进行调节，以根据使得损耗量最小的驱动电压值来获得目标输出功率，并将调节后的驱动电压信息作为控制信号输出给驱动电压提供单元54(步骤A6)。
通过这种方式，通过驱动电压提供单元54将驱动电压提供给各个输入端偏转单元31至3n以及输出端偏转单元41至4n。此外，将通过各个输入端光纤11至1n输入的信号光在其输出功率被控制为目标输出功率的状态下从与所设定的光路由相关的各个输出端光纤21至2n输出。
有关参考光和信号光的波长范围不同时的驱动电压校正在使用波长范围与信号光不同的光作为前述参考光，并且与驱动电压相关的损耗特性在交换模块3中有所不同的情况下，为了对信号光进行光路由设定控制和可变衰减控制，需要将如上所述测量的参考光的特性反映在信号光的特性上。
为此，在根据本实施例的光交换装置1中，所监测的参考光的光功率特性与信号光的光功率特性之间的关系也被存储为控制信息存储单元52的第二损耗特性存储单元52b的内容，当参照控制信息存储单元52的内容时，驱动电压控制单元51a可以利用存储在第二损耗特性存储单元52b中的该关联关系，对要提高给构成输入端偏转单元31至3n和输出端偏转单元41至4n的光偏转元件的驱动电压进行校正。
具体地，在使用L波段的光作为参考光的情况下，与相对于输出端偏转单元41至4n的驱动电压变化有关的损耗量表现出由图12A的STD所示的特性，并且在使用C波段的光作为信号光时，与相对于输出端偏转单元41至4n的驱动电压变化有关的损耗量表现出由图12A的SIG所示的特性。
在这种情况下，对于STD和SIG，如图12A所示，预先存储使得损耗最小的驱动电压值之间的差异ΔVmax，并且预先存储图12B中所示的电压损耗特性的曲线放大率(VL曲线放大率)PAB，由此使得可以执行上述对驱动电压的校正。
在这种情况下，在相对于图12A中的STD和SIG，参考光的曲线STD相对于SIG平行移动ΔVmax，从而如图12B所示，损耗最小点彼此匹配的情况下，可以通过驱动电压值与最大衰减受控变量(损耗变为最小的点的-XdB)之比来获得PAB(信号光与参考光之比PAB)。
此外，当获得衰减量(前述可变衰减控制的对象)(图10中的步骤A4)时，驱动电压控制单元51a从第一损耗特性存储单元52a的变化状态特性存储单元52a-2中得到与该衰减量L相对应的参考光处理(handling)驱动电压信息Vouty-std(L)，并从第二损耗特性存储单元52b中提取前述ΔVmax和PAB，由此根据基于这些值以及从优化状态特性存储单元52a-1施加给输出端偏转单元41至4n的参考光处理优化电压Vout-max(Vout-obj)的以下公式(1)来进行校正，以获得校正后的驱动电压信息Vouty-sig(L)。
顺便提及，由于认为前述ΔVmax和PAB对于各个要设定的光路由而变化，如同前述优化状态特性存储单元52a-1和变化状态特性存储单元52a-2的情况，所以可以为各个光路由设定不同的值。为了表示以下事实，公式(1)用于在公式(1)中分配了输入端口#1i和输出端口#2j连接(下标(ij))的情况下，获得驱动电压信息。
Vouty-sig(i，j)(L)＝(Vout-max(i，j)-ΔVmax(i，j))+PAB×(Vouty-std(i，j)(L)-Vout-max(i，j)) (1) 有关更新控制单元51b对控制信息存储单元52进行的更新此外，以下将参照存储在控制信息存储单元52的第一损耗特性存储单元52a中的内容来说明更新控制单元51b中的更新控制。
如图2所示，在输入端口#11至#1n和输出端口#21至#2n之间，更新控制单元51b通过如下使用用作参考光监测器单元的输出功率监测器62-1至62-n测量相对于交换模块3从用作参考光输出单元的参考光源61输出的参考光的输出特性，来对与相关输入端口#11至#1n和输出端口#21至#2n之间的光路由有关的控制信息进行更新。
首先，如图13A的步骤B1至B5所示进行更新。即，对存储在优化状态特性存储单元52a-1中的驱动电压信息以及驱动电压的值进行更新，该驱动电压用于对光路由(更新的对象)的优化驱动电压进行优化(参见图11的功率PPLZT)(驱动电压校准)。
即，从参考光源61输出参考光(在本示例中，为波长与信号光不同的光)并通过光耦合器63和波长耦合器64-1至64-n将该参考光提供给输入端偏转单元31至3n(步骤B1)。在交换模块3中，在控制电路单元5中向形成作为更新对象(即，要更新的控制信息)的光路由的各个输入端偏转单元3i和输出端偏转单元4j(i，j1至n)提供驱动电压信号，并将所输入的参考光通过输出端偏转单元4j输入至输出端光纤2j。
在控制信息存储单元52的更新控制单元51b中，此时的驱动电压与和通过输入/输出端口#1i和#2j的光路由有关的驱动电压信息相对应，在更新之前的阶段，该驱动电压信息存储在优化状态特性存储单元52a-1中。即，向输入端偏转单元3j提供了与从优化状态特性存储单元52a-1读出的驱动电压信息(Vin-rom)相对应的驱动电压，而向输出端偏转单元4j提供与从优化状态特性存储单元52a-1读出的电压(Vout-rom)相对应的驱动电压。
此外，更新控制单元51a改变要提供给输入端偏转单元3i的驱动电压，以例如根据爬山法来搜索最优电压(表现出最高耦合效率的电压)，以进行更新(步骤B3)。顺便提及，在这种情况下，可以改变在偏转方向当中可分辨的每一个光偏转元件311和312处的驱动电压。此时，在下述条件下执行搜索向用于沿相同方向执行偏转的光偏转元件提供了相同的驱动电压。
随后，为了进行更新，在改变要提供给输出端偏转单元4j的驱动电压的同时，例如根据爬山法来搜索最优电压(表现出最高耦合效率的电压)(步骤B4)。在这种情况下，用于粗调的驱动电压根据粗调元件411和412而变化，而用于微调的驱动电压根据微调元件413而变化。对于输出端偏转单元4j，以下情况也是合适的驱动电压在偏转方向当中可分辨的每一个光偏转元件411和412处，与微调元件413一起变化。
就此而论，考虑到施加给输入端偏转单元3i和输出端偏转单元4j的最优电压由于其相互设定而改变，可以进行重复设定，直到对于输入端偏转单元3i和输出端偏转单元4j的最优电压的搜索结果达到稳定状态为止。
当在上述步骤B3和B4中找到了施加给输入端偏转单元3i和输出端偏转单元4j的最优电压时，将该搜索结果确定为新的最优电压Vin-opt和Vout-opt，由此使得对其的更新成为要存储在优化状态特性存储单元52a-1中的内容。此外，将待根据此时的输出功率监测器65-j中的监测结果而获得的损耗值，以与最优电压相关联的状态存储在优化状态特性存储单元52a-1中(步骤B5)。根据已知输入功率值和输出功率监测结果来计算该损耗值。
如果如上所述对施加给输入端偏转单元3i和输出端偏转单元4j的最优电压进行了更新，则如图13B的步骤C1至C5所示，对用于对从输出端偏转单元4j输出至输出端光纤2j的信号光进行可变衰减控制的控制信息(即变化状态特性存储单元52a-2的内容)进行更新(VOA校准)。
即，在分别向输入端偏转单元3i和输出端偏转单元4j施加在前述驱动电压校准中进行了更新的最优电压Vin-opt和Vout-opt(步骤C1)的状态下，使要提供给输出端偏转单元4j的电压值增大单位量，从而通过使用各种情况下的输出监测结果来测量损耗值(步骤C2)。此外，将该测量值连同施加给输出端偏转单元4j的增大的电压值一起存储在变化状态特性存储单元52a-2中(步骤C3)。
对于驱动电压变化的前述损耗值测量结果，根据可变衰减控制的估计动态范围重复测量与驱动电压增大单位量相对应的损耗值，直到其成为与最优电压Vout-opt相关的给定增大范围为止。在这种情况下，尽管在作为可变衰减控制中的电压控制的方向的增大方向上进行了测量，但是也可以在减小方向上进行该测量。
此时，将驱动电压的单位量变化连续存储为与对于用作微调元件的光偏转元件413的驱动电压的单位量增大相关的损耗量的变化，并且只要施加给光偏转元件413的驱动电压达到了上限，则使施加给各个粗调元件411和412的驱动电压增大单位量(参见图8)。
当通过这种方式对优化状态特性存储单元52a-1和变化状态特性存储单元52a-2的内容进行更新时，驱动电压控制单元51a可以参照更新后的第一损耗特性存储单元52a和第二损耗特性存储单元52b，以向驱动电压提供单元54分配驱动电压信息，来为所输入的信号光设定光路由，并进一步将输出信号光控制为目标输出功率。
因此，参考光源61、参考光功率监测器62-1至62-n、光耦合器63、波长耦合器64-1至64-n、65-1至65-n，以及更新控制单元51b构成了所述更新单元，该更新单元向一对输入端偏转单元3i和输出端偏转单元4j(它们与作为对于控制信息存储单元52中的控制信息的更新对象的光路由相关)提供参考光，以根据通过该对输入端偏转单元3i和输出端偏转单元4j的参考光的输入和输出功率特性，对与更新对象光路由相关的控制信息存储单元52的内容进行更新。
效果在根据本实施例的光交换装置1中，通过所设定的光路由的输出端光纤21至2n来输出从输入端光纤11至1n输入的信号光。此时，通过控制电路单元5中的光路由设定控制和对目标光功率的可变衰减控制，可以在从信号光输入时刻开始大约几μs的响应时间内，向光偏转元件311、312和411至413中的对应的一个提供用于光路由设定控制和可变衰减控制的驱动电压。这也适用于改变目标信号光功率的情况(参见图14中的W4和W5)。
在选择波长与信号光不同的光作为来自参考光源61的参考光的情况下，可以在通过使用控制电路单元5的驱动电压控制单元51a实现上述控制的同时，并行地执行对更新控制单元51b中的控制信息存储单元52的更新控制。
另外，在选择波长与信号光相同的光作为来自参考光源61的参考光的情况下，通过向与不构成光路由的输入端口#1i和输出端口#2j相关的输入端偏转单元3i和输出端偏转单元4j提供该参考光，可以通过前述驱动电压校准(图13A中的步骤B1至B5)和前述VOA校准(图13B中的步骤C1至C3)，对与施加给输入/输出偏转单元3i和4j的驱动电压有关的信息进行更新。
鉴于对未设定的光路由的更新控制，尽管前述驱动电压校准和VOA校准可以在几ms的处理时间(W1至W4)内交替地进行，但是当输入信号光时，通过要根据通过先前的更新控制处理进行了更新的控制信息存储单元52的内容来实现的驱动电压控制，在前述响应时间内执行光路由设定控制。
即，由于诸如反馈控制的控制在输入信号光时在输入光功率控制下进行的设定光路由的处理中无效，缩短了响应时间，因此通过短于毫秒的时间尺度的响应，消除了光功率的波动。
如上所述，通过根据本实施例的光交换装置1，在交换模块3中，可以在消除输出功率值的差异的同时，对通过各条路径输入的帧信号光进行路由切换。
另外，在输入端偏转单元31至3n中，被设置用来偏转来自靠近端部位置的输入端口#11至#1n的信号光的输入端偏转单元31具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件，而在输出端偏转单元41至4n中，与靠近端部位置的输出端口相对应的输出端偏转单元41至4n具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件，这可以使得要提供给光偏转元件的最大电压恒定，而与设置位置无关，并且可以简化对输入端偏转单元31至3n和输出端偏转单元41至4n的控制。
此外，粗调元件411、412和微调元件413的采用使得能够对输出信号光的衰减量进行微调，而无需大大增加需要作为控制变量的数字信号的动态范围。
此外，可以构造与没有构造光路由(通过其传播来自输入端口#11至#1n的信号光)的输出端口相对应的输出端偏转单元41至4n的上游侧光偏转元件411和412，以阻止来自各个输入端偏转单元31至3n的信号光泄漏至输出端，这可以抑制由于切换过程中的信号光而导致的与其他输出端光纤22至2(n-1)的串扰。
其他应该理解，本发明并不限于上述实施例，而是旨在涵盖本发明的实施例的所有变化和修改，只要它们不脱离本发明的主旨和范围。
此外，上述实施例的公开使得能够制造根据本发明的装置。
权利要求
1.一种光交换装置，其被设计用于对来自多个输入端口之一的信号光进行偏转，以切换并输出至多个输出端口之一，其中与所述多个输入端口相对应地设置有多个输入端偏转单元，用于以与形成输出目的地的所述输出端口的位置相对应的角度来偏转来自所述输入端口的所述信号光，与所述多个输出端口相对应地设置有多个输出端偏转单元，用于以与信号光引导方向相对应的角度将来自所述输入端偏转单元的所述信号光偏转至所述输出端口，并将其输出至所述输出端口，并且各个所述输入端偏转单元和各个所述输出端偏转单元都被构造为以级联的方式设置多个光偏转元件，每一个光偏转元件都用于通过使用所施加的电场来偏转信号光，并且构成所述输入端偏转单元或所述输出端偏转单元的所述光偏转单元可变地调节要从所述输出端偏转单元输出至所述输出端口的信号光的电平。
2.根据权利要求1所述的光交换装置，还包括控制信息存储单元，用于存储控制信息，该控制信息用于设定信号光在所述多个输入端口之一和所述多个输出端口之一之间传播的光路由；驱动电压控制单元，用于参照所述控制信息存储单元的内容，以根据要设定的所述光路由和要设定的输出光信号的功率值，来输出用于控制要提供给构成所述输入端偏转单元和所述输出端偏转单元的所述光偏转元件的驱动电压的控制信号；以及驱动电压提供单元，用于提供由来自所述驱动电压控制单元的所述控制信号控制的所述驱动电压。
3.根据权利要求2所述的光交换装置，其中所述控制信息存储单元包括第一损耗特性存储单元，用于根据要设定的所述光路由和要从形成所述光路由的输出端口输出的信号光的损耗特性，来保存要提供给构成所述输入端偏转单元和所述输出端偏转单元的所述光偏转元件的驱动电压；以及第二损耗特性存储单元，用于存储不依赖于要设定的所述光路由的信号光的固定损耗特性。
4.根据权利要求2所述的光交换装置，还包括更新单元，其用于向作为对于所述控制信息存储单元中的控制信息的更新对象的光路由中的一对输入端偏转单元和输出端偏转单元施加参考光，以根据通过所述一对输入端偏转单元和输出端偏转单元的所述参考光的输入和输出功率特性，来更新所述控制信息存储单元的与该更新对象光路由有关的内容。
5.根据权利要求4所述的光交换装置，其中所述更新单元包括参考光输出单元，用于将所述参考光输出至构成作为更新对象的所述光路由的所述输入端偏转单元；参考光监测单元，用于监测来自构成所述更新对象光路由的所述输出端偏转单元的输出功率特性；以及更新控制单元，用于根据来自所述参考光监测单元的监测结果，对所述控制信息存储单元中的与所述更新对象光路由有关的控制信息的更新进行控制。
6.根据权利要求5所述的光交换装置，其中所述参考光输出单元将所述信号光的波长以外的波长范围内的光作为所述参考光输出至所述多个输入端偏转单元。
7.根据权利要求5所述的光交换装置，其中所述参考光输出单元将所述信号光的波长范围内的光设定为所述参考光，并将所述参考光引导至用作所述更新对象光路由的路由，该更新对象光路由构成一对输入端偏转单元和输出端偏转单元，它们没有被设定为所述信号光的光路由。
8.根据权利要求1所述的光交换装置，其中为了可变地调节所述输出端偏转单元输出给所述输出端口的所述信号光的电平，构成各个所述输出端偏转单元的所述光偏转元件被分别构造为电平粗调元件，用于对要输出给对应输出端口的信号光的电平进行粗调；以及电平微调元件，用于对要输出到所述电平粗调元件的下一级中的对应输出端口的所述信号光的电平进行微调。
9.根据权利要求8所述的光交换装置，还包括控制信息存储单元，用于存储控制信息，该控制信息用于设定信号光在所述多个输入端口和所述多个输出端口之间传播的光路由；驱动电压控制单元，用于参照所述控制信息存储单元的内容，以根据要设定的所述光路由和要设定的输出信号光的功率值，来输出用于控制要提供给构成所述输入端偏转单元和所述输出端偏转单元的所述光偏转元件的驱动电压的控制信号；以及驱动电压提供单元，用于提供由来自所述驱动电压控制单元的所述控制信号控制的所述驱动电压，所述驱动电压控制单元根据存储在所述功率控制信息存储单元中的信息，为构成所述光路由中的所述输出端偏转单元的所述电平粗调元件和所述电平微调元件设定驱动电压信息，以将从所述光路由中的输出端口输出的信号光可变地衰减为目标电平。
10.根据权利要求1所述的光交换装置，其中，在所述输入端偏转单元中，设置用来偏转来自靠近端部位置的输入端口的信号光的所述输入端偏转单元具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件，而在所述输出端偏转单元中，与靠近端部位置的输出端口相对应的所述输出端偏转单元具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件。
11.根据权利要求10所述的光交换装置，其中，在所设置的所述多个输入端偏转单元中，靠近右侧端部位置的所述输入端偏转单元具有较多的分别表现出左侧方向的偏转特性的光偏转元件，而靠近左侧端部位置的所述输入端偏转单元具有较多的分别表现出右侧方向的偏转特性的光偏转元件，并且在所设置的所述输出端偏转单元中，靠近右侧端部位置的所述输出端偏转单元具有较多的分别表现出左侧方向的偏转特性的光偏转元件，而靠近左侧端部位置的所述输出端偏转单元具有较多的分别表现出右侧方向的偏转特性的光偏转元件。
12.根据权利要求1所述的光交换装置，其中构造有位于与下述输出端口相对应的所述输出端偏转单元中的上游侧的光偏转元件，以阻止信号光从各个所述输入端偏转单元泄漏至输出端，其中没有通过所述输出端口设置用于传播来自所述输入端口的信号光的光路由。
13.根据权利要求1所述的光交换装置，其中构成各个所述输入端偏转单元和各个所述输出端偏转单元的各个所述光偏转元件包括具有光电效应的元件；以及电极单元，用于生成所述电场，以使所输入的信号光偏转。
14.一种光交换装置，其被设计用于对来自多个输入端口之一的信号光进行偏转，以切换并输出至多个输出端口之一，其中与所述多个输入端口相对应地设置有多个输入端偏转单元，用于以与构成输出目的地的输出端口的位置相对应的角度来偏转来自所述输入端口的信号光，与所述多个输出端口相对应地设置有多个输出端偏转单元，用于以与信号光引导方向相对应的角度将信号光从所述输入端偏转单元偏转到所述输出端口，并将所述信号光输出至所述输出端口，并且各个所述输入端偏转单元和各个所述输出端偏转单元都被构造为以级联方式设置多个光偏转元件，每一个光偏转元件都用于通过使用所施加的电场来偏转信号光，并且在所述输入端偏转单元中，设置用来偏转来自靠近端部位置的输入端口的信号光的所述输入端偏转单元具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件，而在所述输出端偏转单元中，与靠近端部位置的输出端口相对应的所述输出端偏转单元具有较多的分别表现出与该端部位置相反方向的偏转特性的光偏转元件。
15.根据权利要求14所述的光交换装置，其中，在所设置的所述多个输入端偏转单元中，靠近右侧端部位置的所述输入端偏转单元具有较多的分别表现出左侧方向的偏转特性的光偏转元件，而靠近左侧端部位置的所述输入端偏转单元具有较多的分别表现出右侧方向的偏转特性的光偏转元件，并且在所设置的所述输出端偏转单元中，靠近右侧端部位置的所述输出端偏转单元具有较多的分别表现出左侧方向的偏转特性的光偏转元件，而靠近左侧端部位置的所述输出端偏转单元具有较多的分别表现出右侧方向的偏转特性的光偏转元件。
16.根据权利要求14所述的光交换装置，其中构造有构成与下述输出端口相对应的所述输出端偏转单元的上游侧光偏转元件，以阻止信号光从各个所述输入端偏转单元泄漏至输出端，其中没有通过所述输出端口设置用于传播来自所述输入端口的信号光的光路由。
17.根据权利要求14所述的光交换装置，其中构成各个所述输入端偏转单元和各个所述输出端偏转单元的各个所述光偏转元件包括具有光电效应的元件；以及电极单元，用于生成所述电场，以使所输入的信号光偏转。
18.根据权利要求17所述的光交换装置，还包括控制信息存储单元，用于对所述输入端口和所述输出端口的各个组合存储用于设定光路由的控制信息，信号光通过该光路由在所述多个输入端口和所述多个输出端口之间传播；驱动电压控制单元，用于参照所述控制信息存储单元的内容，以根据要设定的光路由，来控制要提供给构成所述输入端偏转单元和所述输出端偏转单元的所述光偏转元件的驱动电压；以及驱动电压提供单元，用于提供由所述驱动电压控制单元控制的所述驱动电压。
19.根据权利要求18所述的光交换装置，其中所述驱动电压控制单元控制施加给构成与下述输出端口相对应的所述输出端偏转单元的上游侧偏转元件的驱动电压，以阻止信号光从各个所述输入端偏转单元泄漏至输出端，其中没有通过所述输出端口设置用于传播来自所述输入端口的信号光的光路由。
20.一种对存储在权利要求2中所述的光交换装置的所述控制信息存储单元中的控制信息进行更新的方法，该方法包括向构成作为所述控制信息的更新对象的光路由的一对输入端偏转单元和输出端偏转单元提供驱动电压，以使参考光从其中通过；对通过所述一对输入端偏转单元和输出端偏转单元的所述参考光的输出功率进行监测；以及根据所述参考光的输入功率的特性、所述输出功率的监测结果，以及所提供的所述驱动电压之间的关系，对与作为更新对象的所述光路由相关的所述控制信息存储单元的内容进行更新。
21.根据权利要求20所述的光交换装置中的控制信息更新方法，其中使用所述信号光以外的波长范围内的光作为所述参考光。
22.根据权利要求20所述的光交换装置中的控制信息更新方法，其中对各条光路由预先存储了所述参考光的监测光功率特性与所述信号光的光功率特性之间的关联关系，并且参照所述控制信息存储单元的内容，通过使用所述驱动电压控制单元中的该关联关系，来校正要提供给构成所述输入端偏转单元和所述输出端偏转单元的所述光偏转元件的所述驱动电压。
23.根据权利要求20所述的光交换装置中的控制信息更新方法，其中使用与所述信号光相同波长范围内的光作为所述参考光，并且将由没有被设定为所述信号光的光路由的一对输入端偏转单元和输出端偏转单元形成的路径设定为作为更新对象的光路由，以使所述参考光从其中通过。
全文摘要
光交换装置及其中的控制信息更新方法。本发明涉及一种光交换装置，用于在消除输出功率值的差异的同时，对从各个路径输入的帧信号光连续执行路由切换。在该光交换装置中，与多个输入端口相对应地设置多个输入端偏转单元，并且与多个输出端口相对应地设置多个输出端偏转单元。各个输入端偏转单元和各个输出端偏转单元都被构造为以级联的方式设置有多个光偏转元件，这些光偏转元件响应于所施加的电场而偏转信号光，并且构成该输入端偏转单元或输出端偏转单元的光偏转元件对要从输出端偏转单元输出到输出端口的信号光的电平进行可变调节。
文档编号G02F1/313GK1841171SQ200510093839
公开日2006年10月4日 申请日期2005年8月31日 优先权日2005年3月31日
发明者泷田裕, 甲斐雄高 申请人:富士通株式会社