JP2000244459A - 光ファイバ通信システム用の再構成可能な合流／分岐 - Google Patents
光ファイバ通信システム用の再構成可能な合流／分岐Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、光ファイバ通信システム内の中間
地点で通信チャネルを合流又は分岐するための再構成可
能な合流／分岐デバイスに関する。 【解決手段】 本発明によって、Ｎ個のチャネルＷＤＭ
システムは、Ｎ個のチャネルをＭ個の経路間に分配し
（但し、Ｎ＜Ｍ）、Ｍ個の経路の各々をＰ個の合流／分
岐フィルタを通して濾波し（但し、ＭｘＰ＝Ｎ）、そし
てＭ個の伝送経路を再結合することにより合流／分岐機
能が備えられる。これは、Ｍｘｌデマルチプレクサ、調
整可能なブラッグ格子フィルタおよびｌｘＭマルチプレ
クサにより実装することができる。
地点で通信チャネルを合流又は分岐するための再構成可
能な合流／分岐デバイスに関する。 【解決手段】 本発明によって、Ｎ個のチャネルＷＤＭ
システムは、Ｎ個のチャネルをＭ個の経路間に分配し
（但し、Ｎ＜Ｍ）、Ｍ個の経路の各々をＰ個の合流／分
岐フィルタを通して濾波し（但し、ＭｘＰ＝Ｎ）、そし
てＭ個の伝送経路を再結合することにより合流／分岐機
能が備えられる。これは、Ｍｘｌデマルチプレクサ、調
整可能なブラッグ格子フィルタおよびｌｘＭマルチプレ
クサにより実装することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信シ
ステムに関し、特にそのようなシステム内の中間地点で
通信チャネルを合流または分岐するための再構成可能な
合流／分岐デバイスに関する。
ステムに関し、特にそのようなシステム内の中間地点で
通信チャネルを合流または分岐するための再構成可能な
合流／分岐デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】＜
関連出願の相互参照＞本出願は、１９９９年２月１９日
に本発明人により出願され、「調整可能なフィルタを使
用した集積再構成可能な合流／分岐」という名称の米国
特許仮出願第６０／１２０，７７０号の利益を主張す
る。
関連出願の相互参照＞本出願は、１９９９年２月１９日
に本発明人により出願され、「調整可能なフィルタを使
用した集積再構成可能な合流／分岐」という名称の米国
特許仮出願第６０／１２０，７７０号の利益を主張す
る。
【０００３】光ファイバ通信システムは、大量の情報を
迅速に伝送できるという大きな潜在性を達成し始めてい
る。本質において、光ファイバ・システムは、光源、光
に情報を印加するための変調器、光信号を搬送するため
の光ファイバ伝送回線、および信号を検出し、その信号
が搬送する情報を復調するための受信機を備える。光信
号は、益々、複数の個別の波長信号チャネルを含む波長
分割多重（ＷＤＭ）信号となる。
迅速に伝送できるという大きな潜在性を達成し始めてい
る。本質において、光ファイバ・システムは、光源、光
に情報を印加するための変調器、光信号を搬送するため
の光ファイバ伝送回線、および信号を検出し、その信号
が搬送する情報を復調するための受信機を備える。光信
号は、益々、複数の個別の波長信号チャネルを含む波長
分割多重（ＷＤＭ）信号となる。
【０００４】合流／分岐デバイスは、ＷＤＭファイバ通
信システムの重要な構成部品である。上記デバイスは、
通常、伝送ファイバ（「ノード」と呼ぶ）に添って種々
の中間地点に配されて、ノードで信号チャネルを合流ま
たは分岐することができる。それ故、例示のため、合流
／分岐デバイスにより、ニューヨークからロサンゼルス
への伝送回線がシカゴに向けた信号チャネルをシカゴで
分岐し、ニューヨークおよびロサンゼルスに向けた信号
チャネルをシカゴで合流することが可能となるだろう。
ノードの数が増えるにつれ、合流／分岐デバイスの数が
増え、コストおよびシステムに与える影響も大きくな
る。
信システムの重要な構成部品である。上記デバイスは、
通常、伝送ファイバ（「ノード」と呼ぶ）に添って種々
の中間地点に配されて、ノードで信号チャネルを合流ま
たは分岐することができる。それ故、例示のため、合流
／分岐デバイスにより、ニューヨークからロサンゼルス
への伝送回線がシカゴに向けた信号チャネルをシカゴで
分岐し、ニューヨークおよびロサンゼルスに向けた信号
チャネルをシカゴで合流することが可能となるだろう。
ノードの数が増えるにつれ、合流／分岐デバイスの数が
増え、コストおよびシステムに与える影響も大きくな
る。
【０００５】単一ファイバのチャネル数（例えば、Ｎ
個）を搬送するシステムにおいて、チャネルを合流また
は分岐するための直接的な方法は、最初にＮ個の構成部
品信号チャネルにファイバ伝送信号を分割し、Ｎ個のチ
ャネルを所望の経路へ再度向け直すことである（いくつ
かは、主伝送経路上に引き続き接続され、いくつかは、
削除される）。引き続き接続されるチャネルと、追加さ
れるチャネルは、その後再結合されて１つの伝送信号と
なり、次のノードに伝送される。
個）を搬送するシステムにおいて、チャネルを合流また
は分岐するための直接的な方法は、最初にＮ個の構成部
品信号チャネルにファイバ伝送信号を分割し、Ｎ個のチ
ャネルを所望の経路へ再度向け直すことである（いくつ
かは、主伝送経路上に引き続き接続され、いくつかは、
削除される）。引き続き接続されるチャネルと、追加さ
れるチャネルは、その後再結合されて１つの伝送信号と
なり、次のノードに伝送される。
【０００６】この方法は、従来は、ｌｘＮデマルチプレ
クサにより実装され、次にスイッチ・アレー、そしてそ
の後、Ｎｘｌマルチプレクサにより実装される。デマル
チプレクサは、伝送信号を受信し、それをＮ個の構成部
品信号チャネルに分割する。スイッチは、Ｎ個のチャネ
ルの各々を適当に方向付け、マルチプレクサは、引き続
き接続された伝送チャネルと追加された伝送チャネルを
結合する。
クサにより実装され、次にスイッチ・アレー、そしてそ
の後、Ｎｘｌマルチプレクサにより実装される。デマル
チプレクサは、伝送信号を受信し、それをＮ個の構成部
品信号チャネルに分割する。スイッチは、Ｎ個のチャネ
ルの各々を適当に方向付け、マルチプレクサは、引き続
き接続された伝送チャネルと追加された伝送チャネルを
結合する。
【０００７】この従来型の方法の難点は、不必要なコス
トがかかり、伝送された信号の品質に有害であるという
ことである。デマルチプレクサ／マルチプレクサの対
は、チャネル数の合計（Ｎ個）が大きくなればなる程、
およびチャネル間の波長間隔が短くなればなる程、コス
トが高くなる。多数の近接したチャネルは、より多く
の、より精密な構成部品を必要とする。そしてデバイス
は、信号チャネルに、チャネル間で異なるが、信号チャ
ネルに損失を引き起こす。従って、光ファイバ通信シス
テムの改良型合流／分岐デバイスが求められている。
トがかかり、伝送された信号の品質に有害であるという
ことである。デマルチプレクサ／マルチプレクサの対
は、チャネル数の合計（Ｎ個）が大きくなればなる程、
およびチャネル間の波長間隔が短くなればなる程、コス
トが高くなる。多数の近接したチャネルは、より多く
の、より精密な構成部品を必要とする。そしてデバイス
は、信号チャネルに、チャネル間で異なるが、信号チャ
ネルに損失を引き起こす。従って、光ファイバ通信シス
テムの改良型合流／分岐デバイスが求められている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、Ｎチャ
ネルＷＤＭシステムは、Ｍ個の経路間にＮ個のチャネル
を分配し（但し、Ｎ＞Ｍ）、Ｍ個の経路の各々をＰ個の
合流／分岐フィルタを使用して濾波し（但し、ＭｘＰ＝
Ｎ）、Ｍ個の濾波された伝送経路を再結合することによ
り合流／分岐機能を備える。これは、Ｍｘｌデマルチプ
レクサ、調整可能なブラッグ格子フィルタ、およびｌｘ
Ｍマルチプレクサを用いて実装される。
ネルＷＤＭシステムは、Ｍ個の経路間にＮ個のチャネル
を分配し（但し、Ｎ＞Ｍ）、Ｍ個の経路の各々をＰ個の
合流／分岐フィルタを使用して濾波し（但し、ＭｘＰ＝
Ｎ）、Ｍ個の濾波された伝送経路を再結合することによ
り合流／分岐機能を備える。これは、Ｍｘｌデマルチプ
レクサ、調整可能なブラッグ格子フィルタ、およびｌｘ
Ｍマルチプレクサを用いて実装される。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の利点、性質及び様々なそ
の他の特徴は、添付図面と関連して以下で詳細に記載さ
れる実施例を考慮することにより、いっそう明らかにな
るであろう。なお、これらの図面は、本発明の概念を説
明するためのものであり、その寸法の比率は正確ではな
い。
の他の特徴は、添付図面と関連して以下で詳細に記載さ
れる実施例を考慮することにより、いっそう明らかにな
るであろう。なお、これらの図面は、本発明の概念を説
明するためのものであり、その寸法の比率は正確ではな
い。
【００１０】図１は、ＮチャネルＷＤＭ光ファイバ通信
システム用の合流／分岐デバイス１０である。デバイス
１０は、ＮチャネルＷＤＭ信号を伝送ファイバ９Ａから
受信し、Ｍ個の経路１２間にＮ個のチャネルを分配する
ためのｌｘＭデマルチプレクサ１１を含む（但し、Ｍお
よびＮは整数であり、Ｍ＜Ｎ）。また、ＭはＮがの約数
である（すなわち、Ｎ／Ｍ＝Ｐ、但し、Ｐは整数）。経
路１２の各々は、Ｐ個の合流／分岐フィルタ１３を含
み、各フィルタは、１個のチャネルＡijを追加し、１つ
のチャネルＤijを分岐することができる。濾波された経
路は、例えば、９Ｂの伝送ファイバの次のセグメント内
でさらに伝送するために、Ｍｘｌマルチプレクサ１４内
で再結合される。この実施形態において、合流／分岐フ
ィルタ１３は、入力から分岐を分離する。
システム用の合流／分岐デバイス１０である。デバイス
１０は、ＮチャネルＷＤＭ信号を伝送ファイバ９Ａから
受信し、Ｍ個の経路１２間にＮ個のチャネルを分配する
ためのｌｘＭデマルチプレクサ１１を含む（但し、Ｍお
よびＮは整数であり、Ｍ＜Ｎ）。また、ＭはＮがの約数
である（すなわち、Ｎ／Ｍ＝Ｐ、但し、Ｐは整数）。経
路１２の各々は、Ｐ個の合流／分岐フィルタ１３を含
み、各フィルタは、１個のチャネルＡijを追加し、１つ
のチャネルＤijを分岐することができる。濾波された経
路は、例えば、９Ｂの伝送ファイバの次のセグメント内
でさらに伝送するために、Ｍｘｌマルチプレクサ１４内
で再結合される。この実施形態において、合流／分岐フ
ィルタ１３は、入力から分岐を分離する。
【００１１】１つの好適な実施形態において、デマルチ
プレクサ１１は、Ｃ．Ｍａｄｓｅｎの「本質的に低損
失、平面通過域および低漏話のマルチポート帯域セレク
タ」ＩＥＥＥ光量子技術レター１０巻、１２号、１７６
６〜１７６８ページ（１９９８年）で説明されている周
期的応答デマルチプレクサである。添字により連続経路
１２を表示するならば、周期的応答デマルチプレクサ
は、以下のように、経路１２i間でＮ個のチャネルを分
割する。
プレクサ１１は、Ｃ．Ｍａｄｓｅｎの「本質的に低損
失、平面通過域および低漏話のマルチポート帯域セレク
タ」ＩＥＥＥ光量子技術レター１０巻、１２号、１７６
６〜１７６８ページ（１９９８年）で説明されている周
期的応答デマルチプレクサである。添字により連続経路
１２を表示するならば、周期的応答デマルチプレクサ
は、以下のように、経路１２i間でＮ個のチャネルを分
割する。
【００１２】 経路 チャネル １２1 １，Ｍ＋１，２Ｍ＋１，．．．，（Ｐ−１）Ｍ＋１ １２2 ２，Ｍ＋２，２Ｍ＋２，．．．，（Ｐ−１）Ｍ＋２ ．．． ．．． １２m Ｍ，２Ｍ，３Ｍ，．．．，（Ｐ−１）Ｍ＋Ｍ デマルチプレクサは、低損失および通過域の平坦さが保
持されるように、方形通過域応答を持ち、全域通過フィ
ルタを使って作られる。
持されるように、方形通過域応答を持ち、全域通過フィ
ルタを使って作られる。
【００１３】図２Ａは、両アーム上に形成された共通の
ブラッグ格子２３付きの一対のアーム２２Ａおよび２２
Ｂを含むマッハ−ツェンダー干渉計２１を備えたこの用
途に適当な合流／分岐フィルタ１３を例示する。ブラッ
グは、上部入力ターミナルＤ ijに分岐されたチャネルを
反射させ、同じ波長のチャネルを出力ターミナルＡij で
合流させることができる。そのような合流／分岐フィル
タについては、Ｔ．Ｅｒｄｏｇａｎ， Ｔ．Ｓｔｒａｓ
ｓｅｒ， Ｍ．Ｍｉｌｂｒｏｄｔ， Ｅ．Ｌａｓｋｏｗ
ｓｋｉ， Ｃ．Ｈｅｎｒｙ、およびＧ．Ｋｏｈｎｋｅの
「単一紫外線誘導格子露出によって形成された集積光マ
ッハ−ツェンダーの合流／分岐フィルタ」１９９６年２
月カリフォルニア州Ｓａｎ Ｊｏｓｅでの光ファイバ会
議と、Ｄ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｋ．Ｈｉｌｌ、Ｆ．Ｂｉｌ
ｏｄｅａｕ，およびＳ．Ｆａｕｃｈｅｒの「狭帯域波長
選択光タップおよびコンバイナの新設計概念」エレクト
ロニクス・レター、２３巻、１３号、６６８〜６６９ペ
ージ（１９８７年）と、Ｒ．Ｋａｓｈｙａｐ，Ｇ．Ｍａ
ｘｗｅｌｌおよびＢ．Ａｉｎｓｌｉｅの「単一モード光
電性Ｇｅでドーピングした平面導波管内に形成されたレ
ーザ・トリミングされた４ポート帯域フィルタ」ＩＥＥ
Ｅフォトニクス技術レター５巻、２号、１９１〜１９４
ページ（１９９３年）に詳細に説明されている。
ブラッグ格子２３付きの一対のアーム２２Ａおよび２２
Ｂを含むマッハ−ツェンダー干渉計２１を備えたこの用
途に適当な合流／分岐フィルタ１３を例示する。ブラッ
グは、上部入力ターミナルＤ ijに分岐されたチャネルを
反射させ、同じ波長のチャネルを出力ターミナルＡij で
合流させることができる。そのような合流／分岐フィル
タについては、Ｔ．Ｅｒｄｏｇａｎ， Ｔ．Ｓｔｒａｓ
ｓｅｒ， Ｍ．Ｍｉｌｂｒｏｄｔ， Ｅ．Ｌａｓｋｏｗ
ｓｋｉ， Ｃ．Ｈｅｎｒｙ、およびＧ．Ｋｏｈｎｋｅの
「単一紫外線誘導格子露出によって形成された集積光マ
ッハ−ツェンダーの合流／分岐フィルタ」１９９６年２
月カリフォルニア州Ｓａｎ Ｊｏｓｅでの光ファイバ会
議と、Ｄ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｋ．Ｈｉｌｌ、Ｆ．Ｂｉｌ
ｏｄｅａｕ，およびＳ．Ｆａｕｃｈｅｒの「狭帯域波長
選択光タップおよびコンバイナの新設計概念」エレクト
ロニクス・レター、２３巻、１３号、６６８〜６６９ペ
ージ（１９８７年）と、Ｒ．Ｋａｓｈｙａｐ，Ｇ．Ｍａ
ｘｗｅｌｌおよびＢ．Ａｉｎｓｌｉｅの「単一モード光
電性Ｇｅでドーピングした平面導波管内に形成されたレ
ーザ・トリミングされた４ポート帯域フィルタ」ＩＥＥ
Ｅフォトニクス技術レター５巻、２号、１９１〜１９４
ページ（１９９３年）に詳細に説明されている。
【００１４】各アーム１２内の波長間隔がチャネル間隔
のＭ倍であることから、比較的広いフィルタを使用する
ことができる。特に、所望の濾波は、比較的強い屈折率
変化を有する比較的短いブラッグ格子によって達成する
ことができる。各経路内の大きな有効チャネル間隔によ
り、帯域外反射の問題を最小限に抑えることができる。
のＭ倍であることから、比較的広いフィルタを使用する
ことができる。特に、所望の濾波は、比較的強い屈折率
変化を有する比較的短いブラッグ格子によって達成する
ことができる。各経路内の大きな有効チャネル間隔によ
り、帯域外反射の問題を最小限に抑えることができる。
【００１５】図２Ｂは、複数のＰ個の合流／分岐フィル
タ１３がいかに共通基板２４上にカスケードされて損失
の多い導波管のクロスオーバを減らせるかを示す。Ｐ個
のフィルタの各々が異なる信号チャネルλ1，λ2・・・
λpを合流／分岐する。
タ１３がいかに共通基板２４上にカスケードされて損失
の多い導波管のクロスオーバを減らせるかを示す。Ｐ個
のフィルタの各々が異なる信号チャネルλ1，λ2・・・
λpを合流／分岐する。
【００１６】理想的に、フィルタ１３は応答がチャネル
通過域から外に移動させることができるよう調整可能で
ある。これは、ブラッグ格子（２１または２５）を熱ま
たはひずみ同調させることにより実施することができ
る。各アーム内の有効チャネル間隔が大きくなればなる
程、他のチャネルに影響を与えずにフィルタ応答のずっ
と大きな範囲を移動させることができる。
通過域から外に移動させることができるよう調整可能で
ある。これは、ブラッグ格子（２１または２５）を熱ま
たはひずみ同調させることにより実施することができ
る。各アーム内の有効チャネル間隔が大きくなればなる
程、他のチャネルに影響を与えずにフィルタ応答のずっ
と大きな範囲を移動させることができる。
【００１７】図３は、分岐を反射することができる合流
／分岐デバイス３０の他の実施形態の概略図である。こ
こで、各アーム内のＰ個のフィルタ３３は、簡単な調整
可能な反射式ブラッグ格子である。反射され、分岐され
たチャネルは、入力サーキュレータ３１から取り出さ
れ、チャネルを、出力において、受動カプラ３２により
合流されることができる。別に、カプラ３２は、追加操
作時に損失を減らすためにサーキュレータによって交換
することができる。
／分岐デバイス３０の他の実施形態の概略図である。こ
こで、各アーム内のＰ個のフィルタ３３は、簡単な調整
可能な反射式ブラッグ格子である。反射され、分岐され
たチャネルは、入力サーキュレータ３１から取り出さ
れ、チャネルを、出力において、受動カプラ３２により
合流されることができる。別に、カプラ３２は、追加操
作時に損失を減らすためにサーキュレータによって交換
することができる。
【００１８】図１および図３のＭ個の経路の各々におけ
るＰ個の合流／分岐フィルタは、他に、デマルチプレク
サ、調整可能な合流／分岐フィルタおよびマルチプレク
サから構成される。例えば、ｌｘＰデマルチプレクサお
よびＰｘｌマルチプレクサを有する図３のデバイスは、
図１の経路の１つでＰ個の個々の合流／分岐フィルタを
交換するために使用することができる。
るＰ個の合流／分岐フィルタは、他に、デマルチプレク
サ、調整可能な合流／分岐フィルタおよびマルチプレク
サから構成される。例えば、ｌｘＰデマルチプレクサお
よびＰｘｌマルチプレクサを有する図３のデバイスは、
図１の経路の１つでＰ個の個々の合流／分岐フィルタを
交換するために使用することができる。
【００１９】いずれかの実施形態（図１または図３）に
おいて、分岐できるチャネルの数および位置が制限され
ている場合、１つの調整可能な格子を使って、（Ｍ個の
チャネル間隔により分離された）２つのチャネル間で調
整することができる。これにより、分岐に必要な格子の
数を減らすことができる。
おいて、分岐できるチャネルの数および位置が制限され
ている場合、１つの調整可能な格子を使って、（Ｍ個の
チャネル間隔により分離された）２つのチャネル間で調
整することができる。これにより、分岐に必要な格子の
数を減らすことができる。
【００２０】上記実施形態は本発明の原理の適用を示す
ことができる多くの可能な特定の実施形態のほんの一部
にすぎない。当業者であれば、多くの種々の他の装置
も、本発明の精神および範囲を逸脱することなくなされ
得ることを理解されたい。
ことができる多くの可能な特定の実施形態のほんの一部
にすぎない。当業者であれば、多くの種々の他の装置
も、本発明の精神および範囲を逸脱することなくなされ
得ることを理解されたい。
【図１】本発明による合流／分岐デバイスの第一の実施
形態の概略図である。
形態の概略図である。
【図２Ａ】図１のデバイスで使用するのに適している合
流／分岐フィルタである。
流／分岐フィルタである。
【図２Ｂ】図１のデバイスで使用するのに適している合
流／分岐フィルタである。
流／分岐フィルタである。
【図３】合流／分岐デバイスの他の実施形態である。
Claims (8)
- 【請求項１】 複数のＮ個の異なる波長チャネルを含む
信号を伝送する波長分割多重光通信システムのための再
構成可能な合流／分岐デバイスであって、 Ｍ個の経路間で信号を分割するためのｌＸＭデマルチプ
レクサ（但し、ＭはＮより小さい整数）と、 前記Ｍ個の経路の各々に配された、一連の複数のＰ個の
合流／分岐フィルタと、 前記Ｍ個の経路を再結合するためのＭＸｌマルチプレク
サとを含むデバイス。 - 【請求項２】 請求項１に記載のデバイスにおいて、Ｐ
＝Ｎ／Ｍであるデバイス。 - 【請求項３】 請求項１に記載のデバイスにおいて、デ
マルチプレクサが周期的応答デマルチプレクサであるデ
バイス。 - 【請求項４】 請求項１に記載のデバイスにおいて、一
連の合流／分岐フィルタが調整可能な合流／分岐フィル
タを含むデバイス。 - 【請求項５】 請求項１に記載のデバイスにおいて、一
連の合流／分岐フィルタが、各アーム上にブラッグ格子
を有する２つのアームのマッハ−ツェンダー干渉計を備
えた合流／分岐フィルタを含むデバイス。 - 【請求項６】 請求項１に記載のデバイスにおいて、一
連の合流／分岐フィルタが共通基板上に形成されたブラ
ッグ格子を有する複数のマッハ−ツェンダー合流／分岐
フィルタを含むデバイス。 - 【請求項７】 複数のＮ個の異なる波長チャネルを含む
信号を伝送する波長分割多重光通信システムのための再
構成可能な合流／分岐デバイスであって、 Ｍ個の経路間で信号を分割するためのｌＸＭデマルチプ
レクサ（但し、ＭはＮより小さい整数）と、 前記Ｍ個の経路の各々に配された、少なくとも１つの調
整可能な格子と、 前記Ｍ個の経路を再結合するためのＭＸｌマルチプレク
サと、 前記マルチプレクサの出力に１つまたはそれ以上のチャ
ネルを追加するための光結合デバイスとを含むデバイ
ス。 - 【請求項８】 請求項７に記載のデバイスにおいて、前
記光結合デバイスが光サーキュレータを含むデバイス。
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|---|---|---|---|
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| US60/120770 | 1999-04-08 |
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|---|---|
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
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-
2000
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- 2000-02-09 DE DE60043632T patent/DE60043632D1/de not_active Expired - Lifetime
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