32×32光マトリクススイッチの高分解能パルス幅変調による駆動

摘要

完全ノンブロッキング構成である32×32マトリクススイッチは2048個のヒータ素子を有し、要素スイッチを構成するマッハツェンダ干渉計の光導波路位相を熱光学効果で制御している。光入出力ポートの所望の接続を行うために、各ヒータへの印加電力を個別制御する必要がある。駆動回路ハードウェア量を抑えてこれを実現するために、各ヒータへの印加電流値をアナログ的に与えるのではなく、ON-OFFを高速に行うパルス幅変調でヒータ平均電力を制御する方式とした。パルス発生回路には2個のカウンタを用い、その入力を少し異なる周波数としバーニアの原理を利用して高分解能化を実現した。各ヒータに関しパルス周期1μsで6480ステップの時間分解能を得た。制御には汎用FPGA（Field Programmable Gate Anay）を用い、スイッチ素子を含め220mm×235mmのプリント基板に搭載、冗長電源、ファン、USBインターフェース含む全体を19インチ幅·1RU高の筐体に収容した。