。直到输出端口接收 到来自输入端口的至少一些光之前，不能检测到光，因此不能对对准进行优化。因此，期望 将初始盲连接建立成在输出端口上获得一些光。这可以通过复杂方法和被称为旋进的循环 匹配方法来实现，上述复杂方法涉及对产生特定偏转角度所需的偏转电压进行预测量。将 这些预测量值存储以用于后续的参考和使用。在MEMS阵列/模块制造过程或设备现场调 试期间，通过试误法将每个阵列中的各MEMS镜与相对阵列中的各镜链接。X驱动电压和y 驱动电压斜上升至预期的驱动电压附近，直至建立连接。然后将用于将各镜与相对镜阵列 上的每个镜连接的X驱动电压和y驱动电压存储。这是耗时的活动，并且会生成大量值表。 因此，采用模拟驱动（模拟角度偏转系统），初始制造或调试建立使用驱动电压来链接阵列 中的所有其他镜。在制造测试期间或者作为调试过程的一部分，可以以这种方式建立具有 用于将一个镜阵列中的各镜与相对镜阵列中的各镜对准的驱动电压的详细的查找表，并且 将该查找表存储在存储器中。可替选地，在将非常一致的镜偏转灵敏度与复杂的精确计算 算法结合的情况下，可以直接计算初始近似驱动电压。
[0036] 在镜对连接已经被近似对准成使得光经过从输入到输出的路径的情况下，虽然还 没有得到最优性能，但是检测到输出功率指示已经获得链接。然而，所获得的链接不是最优 化的，并且输出准直器（或者第二镜）的面的局部照射将产生输出一一但是具有显著的减 损。因此，现在可以对连接进行最优化。该最优化包括将镜移动成使路径损失最低的位置。 在获得光路的情况下，低光功率指示路径不是最优化的。然而，这仅提供了误差幅度的近似 指示，并且未提供关于误差修正的信息。
[0037] 通过分别给X板驱动电压和y板驱动电压叠加小量的正弦波和余弦波调制来给镜 施加沿轨道移动的旋进，可以使用控制设计来对镜进行对准。这使镜位置在其标称位置周 围非常轻微地旋进，引起镜角度的较小的循环调制。输出光具有在旋进频率下的幅度调制。 该调制的幅度提供了对于误差大小的估计，同时调制的相位指示了误差中有多少是正弦波 调制贡献的以及有多少是余弦波调制贡献的。然后可以计算修正矢量来使镜对更好地对 准。通过对于相对镜阵列使用不同的旋进频率，旋进信号的频率的测量指示哪个镜需要被 修正。可替选地，可以对各镜阵列单独地以及相继地执行旋进。后一方法具有较长的优化 过程。
[0038] 初始近似对准可以基于具有用于将一个镜阵列中的各镜与相对镜阵列中的各镜 对准的驱动电压的查找表。查找表非常庞大。例如，对于具有1000X1000镜的MEMS光子 交换机，在查找表中有四百万个条目一一每个阵列的1000个镜乘以每个镜的1000个X角 度驱动电压和1000个y角度驱动电压，乘以两个阵列。然后，可以执行粗糙的轨道旋进，直 到建立初始对准并且有显著量的输出光。接下来，执行精细旋进以优化对准。执行定期的 工作状态中的精细旋进以在操作期间保持对准。
[0039] 在初始对准期间，当镜的初始对准在期望的输出端口对准上未产生任何光或者在 期望的输出端口上的光不足的情况下，可以使旋进信号斜上升，使镜角度在初始角度周围 向外螺旋，最终在粗糙旋进中在期望输出上产生光。可以使用输出信号的定时和定相来计 算修正矢量。在光路于输出端口上近似对准的情况下，可以在控制回路中使用较低旋进幅 度下的精细旋进连同测量输出光的调制的幅度和角度来进一步对镜对进行对准。
[0040] 图5示出了镜阵列150。最初，光束156部分地落在目标镜154的外部。在旋进 图案158中使用精细旋进改变光束角度以使光束156与目标镜154对准。还示出了，光束 152与目标镜166完全对准。
[0041] 光束156根据具有小误差的精确查找表被初始对准。对于100X100镜阵列，查找 表必须存储镜阵列中的每个镜的指向相对阵列中的每个镜的X轴驱动电压和y轴驱动电 压，查找表具有2*100*100*2 = 40000个驱动电压水平的表。对于1000X1000镜阵列，有 四百万个驱动电压测量值。另外，确定查找表条目是耗时的，并且查找表未考虑漂移或老 化。随着设备老化，这些驱动电压可能改变，导致更为近似的初始对准。在初始对准漂移程 度较大的情况下，可以使用一定程度的粗糙旋进。可替选地，可以使用采用来自实际优化设 定中的最新值来自动地更新表内容的机制。当特定镜对组合被使用之间的时间段非常大 时，这可能是有问题。通过在制造或者调试时测量驱动电压来生成初始查找表值。每秒可以 测量约10至30个值，导致测量100X100阵列需1300秒至4000秒，以及测量1000X1000 阵列需130, 000秒至400, 000秒（35小时至110小时）。
[0042] 在来自初始盲镜定位的光落在远离期望的镜的情况下，在精细旋进之前，可以使 用粗糙旋进可采用的较大的螺旋图案。使用近似计算或者根据具有大误差的查找表来对光 束160进行初始对准。光束160远离目标镜168若干个镜长度，而不是接近于目标镜168。 使用螺旋图案162来旋进光束，直到光束164接近于目标镜168。如图所示，为了说明，螺旋 图案162比粗糙旋进所实际采用的螺旋更粗糙。在粗糙旋进之后，使用较小的旋进图案来 使镜对更好地对准。如果对于一个镜使用了 1kHz至2kHz的旋进率，那么对于相对镜使用 约50Hz或在1kHz至2kHz范围内的非谐波频率的旋进率。这可能是跨数个非目标镜位置 的长的过程，这是因为可能需要两种镜旋进的所有组合来使光束照射目标镜以将该光束正 确地指向并且与输出准直器耦合。
[0043] 使用粗糙旋进和精细旋进可能是复杂的。此外，控制回路可能慢。在控制回路可以 建立光连接之前，控制回路必须获得光信号。旋进频率处于镜可以跟随而没有显著位置滞 后的低频下，例如从约300Hz至小于约2kHz，这受限于使MEMS镜移动保持与调制同相的保 真度，控制回路慢且光路最优化时间相对长（例如，数十毫秒或数百毫秒）。控制回路是低 带宽。当通过快速边沿驱动信号来控制镜的平均位置时，镜位置经历振荡或跳动。振动的 影响不受控制，这是因为振动的从约1kHz至约10kHz的高频大部分在控制回路带宽之外。 因此，驱动信号的施加应当足够慢以避免触发这种机械共振。这限制了切换速度以及旋进 速度，这是由于旋进信号相位与镜角指向相位之间的关系在机械共振附近非常不确定。为 了提取足够大的旋进包络信号，应当在交换机输出处可获得显著的光功率，这可能限制通 过光纤切换的光功率的动态范围的下限。
[0044] 在粗糙旋进和精细旋进中所使用的来自外部源的光信号可以包含任意形式的数 据调制，这是由于该光信号可以是调制的通信信号，具有针对其调制的高水平的宽带频谱 分量。使用该光信号来在对准期间控制并且修正镜设置或者在镜被对准的情况下监测并且 修正追踪活动可能是有问题的。光信号功率的在接近镜旋进频率的频率下的任何通信调制 分量可能与检测的旋进误差极为相似，从而引起镜角度的不必要的并且不准确的重置。这 导致了控制系统中的误差状态或者旋进分量水平的高干扰以及可能的控制劣化或失控。由 于通信信息及其调制的形式未知，因此落入旋进调制控制系统的通带内的载波信号频谱的 一部分所引起的有限带宽的噪声未知。因此，控制电路被设计成尽可能低的带宽以使来自 通信频谱分量的干扰的可能性最小化，从而导致慢的旋进信号变化的检测以及慢的操作。
[0045] 实施方式使用了与两个相对的MEMS镜阵列耦合的准直器阵列。使用波长与通信 波长不同的控制源来建立控制路径，并在运行中监测控制路径并且使控制路径最优化。将 光电二极管集成或结合进MEMS镜中，从而可以在镜表面的各个部分中检测到光功率。光电 二极管可以是正-本征-负（pin)二极管、正-负（pn)二极管、雪崩光电二极管或金属-半 导体-金属（msm)光电二极管。
[0046] 图6示出了在镜表面上集成有光电二极管的MEMS镜。光电二极管324、326和328 位于镜322的表面上。光电二极管324、326和328可以是集成至镜322中的硅器件。接地 的迹线340和光电二极管324的迹线338沿隔离区332、跨弹簧334的上表面和下表面、沿 隔离区332、以及跨弹簧342的上表面和下表面，其中可以引出迹线340和迹线338。类似 地，光电二极管326的迹线352和光电二极管328的迹线354沿隔离区330、跨弹簧356的 上表面和下表面、沿隔离区332、以及跨弹簧362的上表面和下表面，其中可以引出迹线352 和迹线354。在示例中，区330和区332中的绝缘涂层用于使迹线与基板绝缘，并且所述绝 缘涂层由介电质材料构成。可替选地，使用了热生长Si02或高电阻率本征衬底例如本征硅 (230,000欧姆*厘米）。迹线可以由金或铝制成。弹簧362、334、342和356可以是每侧具 有一个电连接的Si扭转弹簧。因此，每个弹簧传输两个信号（包括接地）。
[0047] 在另一示例中，对于每个弹簧表面使用了两个迹线，使可以穿过弹簧的迹线数目 加倍。在具有四个弹簧的MEMS镜上可以设置有七个光电二极管。
[0048] 在另外的示例中，在镜的背面上设置有数字化芯片。然后，可以在镜上设置大量的 光电二极管，引出仅三条迹线，以用于电源、接地和数字化多路复用光电二极管信号流。在 一些实施方式中，信号反馈可以沿着电源线，以将连接减少至两个一一每个弹簧对的每个 弹簧有一个连接。
[0049] 图7示出了在镜表面上集成有光电二极管的MEMS镜的MEMS镜阵列420。MEMS镜 阵列420包括在镜的表面上集成有光电二极管424的MEMS镜422。
[0050]图8示出了用于使在镜的表面上集成有光电二极管的MEMS镜对准的系统430。系 统430包括MEMS模块432。光沿着光纤434耦合至准直器阵列436中的准直器。光投射到 镜阵列438中的镜上，并且被反射至镜阵列440中的镜。最后，光通过准直器阵列442中的 准直器出射至光纤444。光还可以沿从光纤444至准直器阵列442、从镜阵列440中的镜和 镜阵列438中的镜反射至准直器阵列436,然后从光纤434出来的反方向传播。镜阵列438 和镜阵列440中的镜包括集成在镜表面上的光电二极管。
[0051] 控制光通过注入光信号块446和注入光信号块478在控制波长下注入。控制波长 与通信光的通信波长不同。控制光可以来自于单个光源或者在标称相同波长下的多个光 源，其中控制波长对于双向近似相同。可替选地，控制波长为沿两个方向的不同的非工作状 态波长。例如，可以采用在1310nm至1350nm的通信带与1520nm至1580nm的通信带之间 的1480nm的控制波长。