JPH02307283A - 光発振器 - Google Patents
光発振器Info
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- JPH02307283A JPH02307283A JP12947189A JP12947189A JPH02307283A JP H02307283 A JPH02307283 A JP H02307283A JP 12947189 A JP12947189 A JP 12947189A JP 12947189 A JP12947189 A JP 12947189A JP H02307283 A JPH02307283 A JP H02307283A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
- H01S3/0612—Non-homogeneous structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/0915—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
- H01S3/092—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp
- H01S3/093—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp focusing or directing the excitation energy into the active medium
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094049—Guiding of the pump light
- H01S3/094053—Fibre coupled pump, e.g. delivering pump light using a fibre or a fibre bundle
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S3/094084—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light with pump light recycling, i.e. with reinjection of the unused pump light, e.g. by reflectors or circulators
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技嵐分互
本発明は、光発振器、より詳細には、レーザ発振器にお
ける励起技術に関する。
ける励起技術に関する。
従来技術
太陽光励起レーザーは、太陽光を励起光とするレーザー
であり、太陽エネルギーをコヒーレントな、より質の高
いエネルギーに直接変換することができる。今日、光通
信・核融合・半導体工業・医療などの分野において、レ
ーザー光源は不可欠であり、太陽光励起レーザーは、太
陽エネルギーの利用に新しい分野を開くものである。特
に、多くのエネルギーを太陽光に頼らざるをえない宇宙
空間においては、有用な手段となる。このような太陽光
励起レーザについては、例えば、嵐冶夫氏が太陽エネル
ギーＶｏ１．１２．Ｎｏ、１．１９８６゜光ファイバー
を用いた高密度太陽エネルギーの伝送−太陽光励起レー
ザーへの応用−において既に提案されている。
であり、太陽エネルギーをコヒーレントな、より質の高
いエネルギーに直接変換することができる。今日、光通
信・核融合・半導体工業・医療などの分野において、レ
ーザー光源は不可欠であり、太陽光励起レーザーは、太
陽エネルギーの利用に新しい分野を開くものである。特
に、多くのエネルギーを太陽光に頼らざるをえない宇宙
空間においては、有用な手段となる。このような太陽光
励起レーザについては、例えば、嵐冶夫氏が太陽エネル
ギーＶｏ１．１２．Ｎｏ、１．１９８６゜光ファイバー
を用いた高密度太陽エネルギーの伝送−太陽光励起レー
ザーへの応用−において既に提案されている。
本出願人は、先に、上述のごとき光発振器において、散
乱（励起）物質に効果的に励起光エネルギーを与えるよ
うにし、もって、高出力の光を得ることについて提案し
た。
乱（励起）物質に効果的に励起光エネルギーを与えるよ
うにし、もって、高出力の光を得ることについて提案し
た。
第２図は、本出願人が先に提案した光発振器の一例を説
明するための原理図で、図中、１は励起物質を有する柱
状の光発振部で、該光発振部はロッ１〜（Ｎｄ’：ＹＡ
Ｇ結晶レーザロッド）、或いは、内部に気体又は液体を
含むもので構成され、その一方の端面１ａは不完全（９
５％）反射面（誘電体多層膜）に、他方の面上すは、通
常、完全（約１００％）反射面（誘電体多層膜）に形成
されている。２は該柱状の光発振部１の周囲を覆う筒状
の光導体で、該光導体２の屈折率は、第３図（ａ）、（
ｂ）に示すように、外周部が小さく、中心部にいくに従
って大きくなっている。光導体２の両端面２ａ、２ｂは
、凸レンズ状に形成されており、一方の端面、例えば、
２ａ側の外側には反射膜３が施こされ、また、必要によ
り、外周部にも反射膜３′が施こされている。４は光が
伝送されてくる光ファイバーで、該光ファイバー４を多
数本有し、各光ファイバー４の端面（光放出端）は、光
導体２の一方の端面２ｂに光学のり等で接着されている
。従って、各光ファイバー４を通して伝送されてきた光
は、光導体２の端面２ｂで反射されることなく、全て該
先導体２内に導入される。光導体２内に導入された光は
、該光導体２が前述のように中心部での屈折率が外周部
での屈折率より大きく形成されているので、該光導体２
内を伝搬していく間に中心側へ曲げられ、最終的には、
光発振部１内に導入される。光発振部１内に導入されな
かった光は、光導体２の他方の端面２ａ側において反射
膜３によって反射され、反射された光は、前記と同様に
して中心部側へ向い、光発振部１内に導入される。斯様
にして光発振部］。
明するための原理図で、図中、１は励起物質を有する柱
状の光発振部で、該光発振部はロッ１〜（Ｎｄ’：ＹＡ
Ｇ結晶レーザロッド）、或いは、内部に気体又は液体を
含むもので構成され、その一方の端面１ａは不完全（９
５％）反射面（誘電体多層膜）に、他方の面上すは、通
常、完全（約１００％）反射面（誘電体多層膜）に形成
されている。２は該柱状の光発振部１の周囲を覆う筒状
の光導体で、該光導体２の屈折率は、第３図（ａ）、（
ｂ）に示すように、外周部が小さく、中心部にいくに従
って大きくなっている。光導体２の両端面２ａ、２ｂは
、凸レンズ状に形成されており、一方の端面、例えば、
２ａ側の外側には反射膜３が施こされ、また、必要によ
り、外周部にも反射膜３′が施こされている。４は光が
伝送されてくる光ファイバーで、該光ファイバー４を多
数本有し、各光ファイバー４の端面（光放出端）は、光
導体２の一方の端面２ｂに光学のり等で接着されている
。従って、各光ファイバー４を通して伝送されてきた光
は、光導体２の端面２ｂで反射されることなく、全て該
先導体２内に導入される。光導体２内に導入された光は
、該光導体２が前述のように中心部での屈折率が外周部
での屈折率より大きく形成されているので、該光導体２
内を伝搬していく間に中心側へ曲げられ、最終的には、
光発振部１内に導入される。光発振部１内に導入されな
かった光は、光導体２の他方の端面２ａ側において反射
膜３によって反射され、反射された光は、前記と同様に
して中心部側へ向い、光発振部１内に導入される。斯様
にして光発振部］。
内に導入された光は、該光発振部１内の励起物質を励振
して、該物質のエイ、ルギー準位間の差に等しいエネル
ギーを授受し、周知のごとくして、不完全反射面１ａ側
から、その差に対応する波長の光を発する。
して、該物質のエイ、ルギー準位間の差に等しいエネル
ギーを授受し、周知のごとくして、不完全反射面１ａ側
から、その差に対応する波長の光を発する。
前述の各光ファイバー４には、本出願人が既に種々提案
しているように、人工光或いは太陽光をレンズ等によっ
て集束して任意所望の波長の光を導入することが可能で
あり、以下に説明するようにして各光フアイバー４内へ
所望波長の光を導入する。
しているように、人工光或いは太陽光をレンズ等によっ
て集束して任意所望の波長の光を導入することが可能で
あり、以下に説明するようにして各光フアイバー４内へ
所望波長の光を導入する。
第４図は、本出願人が先に提案した太陽光収集装置の一
例を示す全体斜視図で、図中、２１は筒状の基体部、２
２は透明のドーム状頭部で、これらによって太陽光収集
装置用のカプセル２０を構成し、使用状態においては、
該カプセル内に図示のように太陽光収集装置１０が収容
されている。
例を示す全体斜視図で、図中、２１は筒状の基体部、２
２は透明のドーム状頭部で、これらによって太陽光収集
装置用のカプセル２０を構成し、使用状態においては、
該カプセル内に図示のように太陽光収集装置１０が収容
されている。
この太陽光収集装置１０は、太陽光を収束するための１
枚又は数枚又は多数枚のレンズ１１．太陽の方向を検出
するための太陽光方向センサ１２゜これらを一体内に保
持する支持枠体１３．該支持枠体１３を回動するための
第１の回転＋１１１１４、第１の該回転軸１４を回転す
る第１のモータ１５、前記レンズ１１乃至モータ１５を
支持する支持腕１６、及び前記第１の回転軸と直交する
ように配設された第２の回転軸１７、該第２の回転軸１
７を回転する第２のモータ（図示せず）等を有し。
枚又は数枚又は多数枚のレンズ１１．太陽の方向を検出
するための太陽光方向センサ１２゜これらを一体内に保
持する支持枠体１３．該支持枠体１３を回動するための
第１の回転＋１１１１４、第１の該回転軸１４を回転す
る第１のモータ１５、前記レンズ１１乃至モータ１５を
支持する支持腕１６、及び前記第１の回転軸と直交する
ように配設された第２の回転軸１７、該第２の回転軸１
７を回転する第２のモータ（図示せず）等を有し。
前記太陽光方向センサ１２によって太陽の方向を検出し
、その検出信号によってレンズ１１が常に太陽の方向を
向くように前記第１及び第２のモータを制御し、レンズ
１１によって集束された太陽光を該レンズ１１の焦点位
置にその受光端が配設された光ファイバー（第２図に示
した光ファイバー４）に導入し、該光ファイバーを通し
て光発振器に伝搬するようにしている。
、その検出信号によってレンズ１１が常に太陽の方向を
向くように前記第１及び第２のモータを制御し、レンズ
１１によって集束された太陽光を該レンズ１１の焦点位
置にその受光端が配設された光ファイバー（第２図に示
した光ファイバー４）に導入し、該光ファイバーを通し
て光発振器に伝搬するようにしている。
第５図は、前記光ファイバー４に太陽光の可視光成分に
相当する光を導入するための一例を説明するための図で
、図中、１１はフレネルレンズ等のレンズ系（第４図に
示したレンズ１１に相当）、４はレンズ１１によって集
束された太陽光が導入され、導入された太１場光を伝達
するための光ファイバーであるが、太陽光をレンズ系に
よって集束した場合、その太陽像は、中心部はほぼ日仏
光になり、その周辺部はその焦点位置に合った波長の光
成分を多く含むようになる。すなわち、太陽光をレンズ
系によって集束した場合、その焦点位置および太陽像の
大きさは光の波長によって異なり、例えば、波長が短い
青色系統の光はＰ□の位置に直径Ｄ１の太陽像を、緑色
系統の光はＰ２の位置に直径Ｄ２の太陽像を、また赤色
系統の光はＰ３の位置に直径Ｄ３の太陽像を結ぶ。従っ
て、図示の場合、Ｐユの位置に光導体ケーブルの受光端
面を配置すれば、青色成分の光を周辺部に多く含んだ太
陽光を収集することができ、Ｐ２の位置に配置すれば緑
色系統の光成分を周辺部に多く含んだ太陽光を、また、
Ｐ３の位置に配置すれば赤色系統の光成分を周辺部に多
く含んだ太陽光を収集することができ、その時、光導体
ケーブルの直径を収集しようとする光成分に合わせて、
例えば、青色系統の時はり３、緑色系統の時はＤ２、赤
色系統の時はり、としておけば光導体ケーブルの使用」
よを少くして最も効率的に所望の光成分を多量に含んだ
太陽光を収集することができ、図示のように、光導体ケ
ーブルの受光端面の直径を大きくしてり。
相当する光を導入するための一例を説明するための図で
、図中、１１はフレネルレンズ等のレンズ系（第４図に
示したレンズ１１に相当）、４はレンズ１１によって集
束された太陽光が導入され、導入された太１場光を伝達
するための光ファイバーであるが、太陽光をレンズ系に
よって集束した場合、その太陽像は、中心部はほぼ日仏
光になり、その周辺部はその焦点位置に合った波長の光
成分を多く含むようになる。すなわち、太陽光をレンズ
系によって集束した場合、その焦点位置および太陽像の
大きさは光の波長によって異なり、例えば、波長が短い
青色系統の光はＰ□の位置に直径Ｄ１の太陽像を、緑色
系統の光はＰ２の位置に直径Ｄ２の太陽像を、また赤色
系統の光はＰ３の位置に直径Ｄ３の太陽像を結ぶ。従っ
て、図示の場合、Ｐユの位置に光導体ケーブルの受光端
面を配置すれば、青色成分の光を周辺部に多く含んだ太
陽光を収集することができ、Ｐ２の位置に配置すれば緑
色系統の光成分を周辺部に多く含んだ太陽光を、また、
Ｐ３の位置に配置すれば赤色系統の光成分を周辺部に多
く含んだ太陽光を収集することができ、その時、光導体
ケーブルの直径を収集しようとする光成分に合わせて、
例えば、青色系統の時はり３、緑色系統の時はＤ２、赤
色系統の時はり、としておけば光導体ケーブルの使用」
よを少くして最も効率的に所望の光成分を多量に含んだ
太陽光を収集することができ、図示のように、光導体ケ
ーブルの受光端面の直径を大きくしてり。
としておけば、全ての波長成分を含んだ、つまり可視光
成分の光を収集するようにすることかできる。
成分の光を収集するようにすることかできる。
第２図に示した光ファイバー４には、第４図及び第５図
に示したようにして太陽光又は人工光源の所望の光成分
の光例えば太陽光の可視光全体を含む光又は青色成分を
多量に含む光、或いは赤色成分を多量に含む光等が導入
され、斯様にして光フアイバー４内に導入された光が光
発振器の励起光として使用される。而して、本発明は、
土として、宇宙空間において例えば通信衛星等において
使用することを目的としてなされたものであり。
に示したようにして太陽光又は人工光源の所望の光成分
の光例えば太陽光の可視光全体を含む光又は青色成分を
多量に含む光、或いは赤色成分を多量に含む光等が導入
され、斯様にして光フアイバー４内に導入された光が光
発振器の励起光として使用される。而して、本発明は、
土として、宇宙空間において例えば通信衛星等において
使用することを目的としてなされたものであり。
特に、エネルギー源のｉ′１′棋な宇宙空間において太
陽光の効果的な利用を図ったものである。すなわち、宇
宙空間においては、昼夜の別はなく、また雲等によって
太陽光が遮ぎられることかないので。
陽光の効果的な利用を図ったものである。すなわち、宇
宙空間においては、昼夜の別はなく、また雲等によって
太陽光が遮ぎられることかないので。
常時、安定して太陽光を利用することができ、本発明に
よる光発振器を利用するのに最も適しており、該光発振
器を使用して地上からの信号を中継したり、或いは、通
信衛星、宇宙飛行船等からの情報を地上に送（Ｏしたり
、或いは、宇宙船内外において機械加工時の切断等に使
用するレーザ光源として使用することができる。
よる光発振器を利用するのに最も適しており、該光発振
器を使用して地上からの信号を中継したり、或いは、通
信衛星、宇宙飛行船等からの情報を地上に送（Ｏしたり
、或いは、宇宙船内外において機械加工時の切断等に使
用するレーザ光源として使用することができる。
−［１的
本発明は、上述のごとき光発振器を更に改良して、光フ
ァイバーより放出される励起光をより効果的に光発振部
に照射し得るようにし、もって。
ァイバーより放出される励起光をより効果的に光発振部
に照射し得るようにし、もって。
より効果的にかつまたより強力な光を発振することので
きる光発振器を堤供することを目的としてなされたもの
である。
きる光発振器を堤供することを目的としてなされたもの
である。
構成
第１図は、本発明による光発振器の一実施例を説明する
だめの断面構成図で、図中、１は第２図に示した光発振
部１と同様の構成よりなる光発振部であるが、この光発
振部１の断面形状は１図示のように円形であってもよい
し１本出願人が先に堤案じたような断面５角形のもので
よいし、その他、必要に応じて任意形状の柱状のものを
使用することが可能である。４は前述のごとくして太陽
光又は人工光が導入され、導入された光が伝送されてく
る多数本の光ファイバー、５はこれら光発振部１及び光
ファイバー４の光放出端部４ａを包囲する断面楕円の筒
状体で、光発振部１は該楕円筒状体の第１の焦点位置Ａ
に該焦点の軸に沿って配設されており、一方、多数本の
光ファイバー４は該楕円筒状体の第２の焦点位置Ｂに該
焦点の軸に沿って各光放出端４ａが配設されており、更
に、楕円筒体５の内壁面は反射面６に形成されている。
だめの断面構成図で、図中、１は第２図に示した光発振
部１と同様の構成よりなる光発振部であるが、この光発
振部１の断面形状は１図示のように円形であってもよい
し１本出願人が先に堤案じたような断面５角形のもので
よいし、その他、必要に応じて任意形状の柱状のものを
使用することが可能である。４は前述のごとくして太陽
光又は人工光が導入され、導入された光が伝送されてく
る多数本の光ファイバー、５はこれら光発振部１及び光
ファイバー４の光放出端部４ａを包囲する断面楕円の筒
状体で、光発振部１は該楕円筒状体の第１の焦点位置Ａ
に該焦点の軸に沿って配設されており、一方、多数本の
光ファイバー４は該楕円筒状体の第２の焦点位置Ｂに該
焦点の軸に沿って各光放出端４ａが配設されており、更
に、楕円筒体５の内壁面は反射面６に形成されている。
従って、各光ファイバー４の光放出端４ａから放出され
た光は、その一部は直接光発振部１に照射されるが、残
りの一部は該楕円筒状体５の内壁の反射面６で反射され
、反射を繰り返すうちに第１の焦点位置Ａを通り、最終
的に、光発振部１内に導入される。なお、楕円筒体内で
反射される光は、第２の焦点位置Ｂをも通り、当然に、
ここで一部吸収されるが、残りの大部分は第１の焦点位
置Ａに効果的に収束され、光ファイバー４より放出され
た光をより有効に利用することができる。
た光は、その一部は直接光発振部１に照射されるが、残
りの一部は該楕円筒状体５の内壁の反射面６で反射され
、反射を繰り返すうちに第１の焦点位置Ａを通り、最終
的に、光発振部１内に導入される。なお、楕円筒体内で
反射される光は、第２の焦点位置Ｂをも通り、当然に、
ここで一部吸収されるが、残りの大部分は第１の焦点位
置Ａに効果的に収束され、光ファイバー４より放出され
た光をより有効に利用することができる。
効 果
以上の説明から明らかなように１本発明によると、光フ
ァイバーを通して伝送されてきた光をより効果的に光発
振部に供給することができ、より効果的にかつより強力
なレーザ光を発生することができる。
ァイバーを通して伝送されてきた光をより効果的に光発
振部に供給することができ、より効果的にかつより強力
なレーザ光を発生することができる。
第１図は、本発明による光発振器の一実施例を説明する
ための断面図、第２図は、本出願人が先に提案した光発
振部の一例を説明するための構成図、第３図は、第２図
に示した光導体の屈折率の分布を示す図、第４図は、本
発明の実施に使用して好適な太陽光収集装置の一例を示
す図、第５図は、光フアイバー内に所望の波長成分の光
を導入するための動作原理を説明するための図である。 １ ・光発振部、２・・・光導体、３・・・反射１模、
４・・・光ファイバー、４ａ・・・光放出端、Ｓ・・・
楕円筒体、６・・・反射面。 第１図 ５ ： １句 第 ２ 図 第 ３ 区 （ｏ） （Ｄ） 言；斤＝ 第 ４ 図 第５図
ための断面図、第２図は、本出願人が先に提案した光発
振部の一例を説明するための構成図、第３図は、第２図
に示した光導体の屈折率の分布を示す図、第４図は、本
発明の実施に使用して好適な太陽光収集装置の一例を示
す図、第５図は、光フアイバー内に所望の波長成分の光
を導入するための動作原理を説明するための図である。 １ ・光発振部、２・・・光導体、３・・・反射１模、
４・・・光ファイバー、４ａ・・・光放出端、Ｓ・・・
楕円筒体、６・・・反射面。 第１図 ５ ： １句 第 ２ 図 第 ３ 区 （ｏ） （Ｄ） 言；斤＝ 第 ４ 図 第５図
Claims (1)
- １、励起物質を有する柱状の光発振部と、該光発振部に
励起光を照射するための多数本の光ファイバーと、前記
光発振部及び前記光ファイバーの光放出端部とを包囲す
る楕円筒体とから成り、前記光発振部が前記楕円筒体の
第１の焦点位置に該第１の焦点の軸に沿って配設され、
前記多数本の光ファイバーの各光放出端が前記楕円筒体
の第２の焦点位置に該第２の焦点の軸に沿って前記光発
振部に光を照射するように配設され、かつ、前記楕円筒
体の内壁面が反射面に形成されていることを特徴とする
光発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12947189A JPH02307283A (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 光発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12947189A JPH02307283A (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 光発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02307283A true JPH02307283A (ja) | 1990-12-20 |
Family
ID=15010313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12947189A Pending JPH02307283A (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 光発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02307283A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS519667B2 (ja) * | 1972-09-20 | 1976-03-29 |
-
1989
- 1989-05-23 JP JP12947189A patent/JPH02307283A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS519667B2 (ja) * | 1972-09-20 | 1976-03-29 |
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