JPH11223737A - カプラへの依存を低減したブラッグ反射マッハ−ツェンダー・フィルタを備える物品 - Google Patents
カプラへの依存を低減したブラッグ反射マッハ−ツェンダー・フィルタを備える物品Info
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- JPH11223737A JPH11223737A JP10292677A JP29267798A JPH11223737A JP H11223737 A JPH11223737 A JP H11223737A JP 10292677 A JP10292677 A JP 10292677A JP 29267798 A JP29267798 A JP 29267798A JP H11223737 A JPH11223737 A JP H11223737A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、カプラへの依存を低減したブラッ
グ反射マッハ−ツェンダー・フィルタを利用する波長分
割マルチプレクサのような物品に関する。 【解決手段】 本発明に係るブラッグ反射マッハ−ツェ
ンダー・フィルタは2つの平面光導波管を含み、各導波
管は2つの結合領域間に延びる干渉計アームを含む。各
干渉計アーム内には屈折率ブラッグ回折格子が備えられ
る。前記フィルターは、光入力信号を前記導波管の1つ
に受信して、前記ブラッグ回折格子を通る伝送信号と前
記ブラッグ回折格子によって反射される反射信号を提供
する。ここで、前記干渉計アームは、前記伝送信号にπ
移相差を導入するが、前記反射信号には移相差を導入し
ないようにしている。
グ反射マッハ−ツェンダー・フィルタを利用する波長分
割マルチプレクサのような物品に関する。 【解決手段】 本発明に係るブラッグ反射マッハ−ツェ
ンダー・フィルタは2つの平面光導波管を含み、各導波
管は2つの結合領域間に延びる干渉計アームを含む。各
干渉計アーム内には屈折率ブラッグ回折格子が備えられ
る。前記フィルターは、光入力信号を前記導波管の1つ
に受信して、前記ブラッグ回折格子を通る伝送信号と前
記ブラッグ回折格子によって反射される反射信号を提供
する。ここで、前記干渉計アームは、前記伝送信号にπ
移相差を導入するが、前記反射信号には移相差を導入し
ないようにしている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低減されたカプラ
への依存を有するブラッグ反射マッハ−ツェンダー・フ
ィルタ、および該フィルタを利用する波長分割マルチプ
レクサといった物品に関する。
への依存を有するブラッグ反射マッハ−ツェンダー・フ
ィルタ、および該フィルタを利用する波長分割マルチプ
レクサといった物品に関する。
【0002】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】マ
ッハ−ツェンダー・フィルタは、多様な光通信適用業務
で使用される光導波管装置である。通常のマッハ−ツェ
ンダー・フィルタは2つの結合領域の間に延びる1組の
光導波管(干渉計アーム)を含んでいる。結合領域で
は、それぞれの導波管のコアは互いに十分に接近して配
置され、エバネッセント・フィールド結合を可能にす
る。カプラの間の領域では、導波管は十分に離れて配置
されるので、エバネッセント結合は発生しない。各干渉
計アームは屈折率ブラッグ回折格子を含み、2つの干渉
計アームは従来等しい長さである。
ッハ−ツェンダー・フィルタは、多様な光通信適用業務
で使用される光導波管装置である。通常のマッハ−ツェ
ンダー・フィルタは2つの結合領域の間に延びる1組の
光導波管(干渉計アーム)を含んでいる。結合領域で
は、それぞれの導波管のコアは互いに十分に接近して配
置され、エバネッセント・フィールド結合を可能にす
る。カプラの間の領域では、導波管は十分に離れて配置
されるので、エバネッセント結合は発生しない。各干渉
計アームは屈折率ブラッグ回折格子を含み、2つの干渉
計アームは従来等しい長さである。
【0003】改良型マッハ−ツェンダー・フィルタが1
997年6月3日出願人C.H.Henry他に対して
発行された米国特許第5,636,309号で開示され
ている。この改良型フィルタでは、間隔の離れたアーム
が十分に接近しているので、ブラッグ回折格子が2つの
アームに同時に書き込まれ、2つのアームにほぼ同一の
回折格子を提供する。本特許はさらに、加算ドロップ・
フィルタのような新しいフィルタおよび波長分割マルチ
プレクサ(WDM)を利用する物品を開示する。
997年6月3日出願人C.H.Henry他に対して
発行された米国特許第5,636,309号で開示され
ている。この改良型フィルタでは、間隔の離れたアーム
が十分に接近しているので、ブラッグ回折格子が2つの
アームに同時に書き込まれ、2つのアームにほぼ同一の
回折格子を提供する。本特許はさらに、加算ドロップ・
フィルタのような新しいフィルタおよび波長分割マルチ
プレクサ(WDM)を利用する物品を開示する。
【0004】従来のマッハ−ツェンダー・フィルタの欠
点の1つは理想的な動作が近似的にしか達成できないこ
とである。非理想的な動作の主要な原因は不完全な3d
Bカプラ、2つの干渉計アームの回折格子が同一でない
こと、および不注意による経路長さの不均等である。上
記の第5,636,309号特許の装置は同一でない回
折格子を実質上除去するが、理想的な動作は正確に均衡
を取った3dBカプラに大きく依存する。従って、カプ
ラへの依存を低減した新しいマッハ−ツェンダー・フィ
ルタが必要である。
点の1つは理想的な動作が近似的にしか達成できないこ
とである。非理想的な動作の主要な原因は不完全な3d
Bカプラ、2つの干渉計アームの回折格子が同一でない
こと、および不注意による経路長さの不均等である。上
記の第5,636,309号特許の装置は同一でない回
折格子を実質上除去するが、理想的な動作は正確に均衡
を取った3dBカプラに大きく依存する。従って、カプ
ラへの依存を低減した新しいマッハ−ツェンダー・フィ
ルタが必要である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ブラッ
グ反射マッハ−ツェンダー・フィルタはπ位相差を伝送
に導入するが反射には導入しないアームを有する。1つ
の実施形態では、π位相差がブラッグ回折格子とカプラ
の1つとの間の2つのアームの1つに導入される。もう
1つの実施形態では、π/2の位相差が回折格子の前後
両方の1つのアームに導入され、別のアーム中の回折格
子の位置がシフトされる。結果として生じたフィルタの
伝送は入力と出力の結合の度合いとは実質上無関係であ
る。前記新しいフィルタを利用するWDMシステムも開
示される。
グ反射マッハ−ツェンダー・フィルタはπ位相差を伝送
に導入するが反射には導入しないアームを有する。1つ
の実施形態では、π位相差がブラッグ回折格子とカプラ
の1つとの間の2つのアームの1つに導入される。もう
1つの実施形態では、π/2の位相差が回折格子の前後
両方の1つのアームに導入され、別のアーム中の回折格
子の位置がシフトされる。結果として生じたフィルタの
伝送は入力と出力の結合の度合いとは実質上無関係であ
る。前記新しいフィルタを利用するWDMシステムも開
示される。
【0006】本発明の利点、性質及び種々の追加機能
は、添付の図面と共に例示としての実施形態を考慮する
と十分に明らかになるであろう。目的とするものであ
り、グラフを除いては正確な縮尺でないことを理解され
たい。
は、添付の図面と共に例示としての実施形態を考慮する
と十分に明らかになるであろう。目的とするものであ
り、グラフを除いては正確な縮尺でないことを理解され
たい。
【0007】
【発明の実施の形態】図面を参照すると、従来技術であ
る図1は、基板11上のマッハ−ツェンダー・フィルタ
10を示す。このフィルタは、2つの実質上同一な平面
導波管12、13を備える4つの端子装置である。導波
管は2つの結合領域14、15を形成するよう構成され
ている。導波管のカプラの間の部分16、17が干渉計
アームと呼ばれる。これらのアームの間隔は、アーム間
の結合が無視できる程度に十分離れている。それらの間
隔は、両方のアームに共通のブラッグ回折格子18が書
き込める程度に十分接近している。
る図1は、基板11上のマッハ−ツェンダー・フィルタ
10を示す。このフィルタは、2つの実質上同一な平面
導波管12、13を備える4つの端子装置である。導波
管は2つの結合領域14、15を形成するよう構成され
ている。導波管のカプラの間の部分16、17が干渉計
アームと呼ばれる。これらのアームの間隔は、アーム間
の結合が無視できる程度に十分離れている。それらの間
隔は、両方のアームに共通のブラッグ回折格子18が書
き込める程度に十分接近している。
【0008】ブラッグ回折格子18は2つのアームで本
質的に等しい強度を有する。これは上記の米国特許第
5,636,309号により、単層マスクを通じて回折
格子パターンの紫外線放射に2つのアームを同時にさら
すことによって達成される。
質的に等しい強度を有する。これは上記の米国特許第
5,636,309号により、単層マスクを通じて回折
格子パターンの紫外線放射に2つのアームを同時にさら
すことによって達成される。
【0009】従来の動作では、多数の光WDM信号チャ
ネル19が入力ポート20に提供される。回折格子18
と共振しない波長は回折格子を通じてポート21に伝播
する。回折格子と共振する波長は反射され、ポート23
を通じて出る。
ネル19が入力ポート20に提供される。回折格子18
と共振しない波長は回折格子を通じてポート21に伝播
する。回折格子と共振する波長は反射され、ポート23
を通じて出る。
【0010】理想的にはポート25または20を通じて
装置10を出る信号放射はない。しかし、実際の問題と
しては、こうした理想的な特性は近似的でしかない。非
理想的な動作の主要な原因は3dBカプラ14、15の
不備である。
装置10を出る信号放射はない。しかし、実際の問題と
しては、こうした理想的な特性は近似的でしかない。非
理想的な動作の主要な原因は3dBカプラ14、15の
不備である。
【0011】図2は、図1の従来の装置のカプラへの依
存のグラフである。1550nm装置の場合、カプラ1
4、15が理想的な50対50の分割から5%ずれてい
ると仮定すると、ポート20からポート21への伝送
(MZクロス状態伝送)が計算され、曲線1として作図
される。同様に、1つのカプラを通じた伝送(カプラ・
クロス状態)が計算され曲線2として作図される。その
結果曲線1は1550nmで1以下となり、小さな損失
を示すが、この損失は多くのこうしたフィルタのチェー
ンを通じて伝播する信号に対して大きく蓄積する。例え
ば、16チャネルWDMの場合、結合長さの誤りによる
各フィルタの損失が0.2dBであると仮定する。する
と少なくとも1つのチャネルは15のフィルタを通過し
0.2×15=3.0dBの損失をこうむる。こうした
損失は現在想定される光通信システムでは許容できな
い。
存のグラフである。1550nm装置の場合、カプラ1
4、15が理想的な50対50の分割から5%ずれてい
ると仮定すると、ポート20からポート21への伝送
(MZクロス状態伝送)が計算され、曲線1として作図
される。同様に、1つのカプラを通じた伝送(カプラ・
クロス状態)が計算され曲線2として作図される。その
結果曲線1は1550nmで1以下となり、小さな損失
を示すが、この損失は多くのこうしたフィルタのチェー
ンを通じて伝播する信号に対して大きく蓄積する。例え
ば、16チャネルWDMの場合、結合長さの誤りによる
各フィルタの損失が0.2dBであると仮定する。する
と少なくとも1つのチャネルは15のフィルタを通過し
0.2×15=3.0dBの損失をこうむる。こうした
損失は現在想定される光通信システムでは許容できな
い。
【0012】図3はカプラへの依存を低減したブラッグ
反射マッハ−ツェンダー・フィルタ30を示す。図1の
従来の装置と同様、フィルタ30は、2つの結合領域1
4、15を含み、各々が等しい強度のブラッグ回折格子
18を含む干渉計アーム16、17を有する1組の導波
管12、13を備える。2つの結合領域は信号を同じ比
率で分割するが、この装置ではその比率が3dBである
ことは重要ではない。フィルタ30はアームがπ位相差
を伝送に導入するが反射には導入しない点で従来のフィ
ルタ10と異なっている。これは、ブラッグ回折格子1
8とカプラの1つ、例えば、15との間の2つのアーム
の1つ、例えば、17に配置されたπ移相器31による
ものとして表示される。この移相を提供する好適な方法
はアーム16と比較してアーム17の経路長さを大きく
することである。これは一般的にカプラ15をアーム1
6の方向に下向きにシフトすることによって達成され
る。
反射マッハ−ツェンダー・フィルタ30を示す。図1の
従来の装置と同様、フィルタ30は、2つの結合領域1
4、15を含み、各々が等しい強度のブラッグ回折格子
18を含む干渉計アーム16、17を有する1組の導波
管12、13を備える。2つの結合領域は信号を同じ比
率で分割するが、この装置ではその比率が3dBである
ことは重要ではない。フィルタ30はアームがπ位相差
を伝送に導入するが反射には導入しない点で従来のフィ
ルタ10と異なっている。これは、ブラッグ回折格子1
8とカプラの1つ、例えば、15との間の2つのアーム
の1つ、例えば、17に配置されたπ移相器31による
ものとして表示される。この移相を提供する好適な方法
はアーム16と比較してアーム17の経路長さを大きく
することである。これは一般的にカプラ15をアーム1
6の方向に下向きにシフトすることによって達成され
る。
【0013】この追加された移相差の結果は図4を参照
することによって見られるが、ここでは図3の装置に関
する計算されたバー状態伝送(曲線1)とカプラ伝送
(曲線2)が示される。バー状態伝送損失は1550n
mを中心とする広い波長範囲にわたって無視できる値で
あり、このサイト・アームの波長は正確なπ位相差を有
する。ピーク伝送はカプラの数値によって影響されな
い。
することによって見られるが、ここでは図3の装置に関
する計算されたバー状態伝送(曲線1)とカプラ伝送
(曲線2)が示される。バー状態伝送損失は1550n
mを中心とする広い波長範囲にわたって無視できる値で
あり、このサイト・アームの波長は正確なπ位相差を有
する。ピーク伝送はカプラの数値によって影響されな
い。
【0014】図5は、改良型マッハ−ツェンダー・フィ
ルタの代替実施形態を示すが、そこでは移相器50によ
るπ/2の位相変化が回折格子18の前後両方の1つの
アーム、例えば、17に導入される。回折格子の前の位
相変化は反射波にπの位相遅延を発生する。等しい位相
変化(2π以内)が、回折格子を何れかの方向に1/2
周期シフトすることによってもう1つのアームでブラッ
グ反射された光波に導入される。シフトの符号は重要で
はない。1次ブラッグ反射器の場合、各追加周期は2π
の往復位相遅延を発生するので、1/2周期でπの位相
遅延が反射波に追加されるが、伝送される光波には遅延
は追加されない。
ルタの代替実施形態を示すが、そこでは移相器50によ
るπ/2の位相変化が回折格子18の前後両方の1つの
アーム、例えば、17に導入される。回折格子の前の位
相変化は反射波にπの位相遅延を発生する。等しい位相
変化(2π以内)が、回折格子を何れかの方向に1/2
周期シフトすることによってもう1つのアームでブラッ
グ反射された光波に導入される。シフトの符号は重要で
はない。1次ブラッグ反射器の場合、各追加周期は2π
の往復位相遅延を発生するので、1/2周期でπの位相
遅延が反射波に追加されるが、伝送される光波には遅延
は追加されない。
【0015】図6は、カプラへの依存が低減された、相
互接続されたマッハ−ツェンダー・フィルタから構成さ
れた波長分割マルチプレクサ60である。本質的には、
前記マルチプレクサは、各フィルタのポート25が後続
するフィルタのポート20に接続される改良型フィルタ
30A、30B、...30Zを備える。
互接続されたマッハ−ツェンダー・フィルタから構成さ
れた波長分割マルチプレクサ60である。本質的には、
前記マルチプレクサは、各フィルタのポート25が後続
するフィルタのポート20に接続される改良型フィルタ
30A、30B、...30Zを備える。
【0016】後続するフィルタのブラッグ回折格子18
A、18B、...は異なったWDMチャネルλA、
λB、...λZの波長を反射するよう構成されている。
伝送損失を最小にするために、フィルタとそのブラッグ
回折格子は、信号が最初に最も短いブラッグ波長のフィ
ルタを通過し、その後次に短いブラッグ波長のフィルタ
を通過する、すなわちλA<λB<...<λZとなるよ
うな順序で配列されるべきである。この装置では、信号
はストップ帯域の長い波長側のブラッグ反射器だけを通
過する。信号は、信号がストップ帯域の短い波長側とな
るフィルタに遭遇する前に完全に反射される。図6のW
DMでは、反射された信号はすべてフィルタのチェーン
の片側のポート23を経由して復帰する。
A、18B、...は異なったWDMチャネルλA、
λB、...λZの波長を反射するよう構成されている。
伝送損失を最小にするために、フィルタとそのブラッグ
回折格子は、信号が最初に最も短いブラッグ波長のフィ
ルタを通過し、その後次に短いブラッグ波長のフィルタ
を通過する、すなわちλA<λB<...<λZとなるよ
うな順序で配列されるべきである。この装置では、信号
はストップ帯域の長い波長側のブラッグ反射器だけを通
過する。信号は、信号がストップ帯域の短い波長側とな
るフィルタに遭遇する前に完全に反射される。図6のW
DMでは、反射された信号はすべてフィルタのチェーン
の片側のポート23を経由して復帰する。
【0017】図7は、改良型フィルタを利用するWDM
の代替実施形態であるが、そこでは反射された信号はフ
ィルタのチェーンの両側のポート23を(交互に)経由
して復帰する。
の代替実施形態であるが、そこでは反射された信号はフ
ィルタのチェーンの両側のポート23を(交互に)経由
して復帰する。
【0018】図8は、カプラへの依存が低減されたブラ
ッグ反射マッハ−ツェンダー・フィルタを使用して製作
された加算ドロップ・マルチプレクサ80を示す。本質
的には、加算ドロップ・マルチプレクサ80は、ジャン
パ・ファイバによって接続された1組のWDM60Aお
よび60Bを備える。ジャンパが互いに接続される、例
えば、101、103、114または116の場合、チ
ャネルは通過する。ジャンパが切断される、例えば、1
02Aと102Bまたは115Aと115Bの場合、そ
れぞれのチャネルは加算またはドロップされる。ジャン
パは電気的に制御される光スイッチによって置換され
る。
ッグ反射マッハ−ツェンダー・フィルタを使用して製作
された加算ドロップ・マルチプレクサ80を示す。本質
的には、加算ドロップ・マルチプレクサ80は、ジャン
パ・ファイバによって接続された1組のWDM60Aお
よび60Bを備える。ジャンパが互いに接続される、例
えば、101、103、114または116の場合、チ
ャネルは通過する。ジャンパが切断される、例えば、1
02Aと102Bまたは115Aと115Bの場合、そ
れぞれのチャネルは加算またはドロップされる。ジャン
パは電気的に制御される光スイッチによって置換され
る。
【0019】各WDMの信号の経路長さはチェーン中で
信号がドロップおよび加算される位置に依存する。損失
は主として伝播に依存する。すなわち損失は経路長さに
ほぼ比例し、16チャネル・マルチプレクサの場合、1
〜4dBの範囲であると予想される。最悪の場合の損失
は、第2WDMのフィルタ順序を第1WDMと逆にする
ことによって最小化できる。すなわち1つのWDMの最
も長い経路長さを有するチャネルがもう1つのWDMで
は最も短い経路長さを有する等である。上記相補的な配
置によって、各チャネルが経験する合計損失は5dBと
なる。
信号がドロップおよび加算される位置に依存する。損失
は主として伝播に依存する。すなわち損失は経路長さに
ほぼ比例し、16チャネル・マルチプレクサの場合、1
〜4dBの範囲であると予想される。最悪の場合の損失
は、第2WDMのフィルタ順序を第1WDMと逆にする
ことによって最小化できる。すなわち1つのWDMの最
も長い経路長さを有するチャネルがもう1つのWDMで
は最も短い経路長さを有する等である。上記相補的な配
置によって、各チャネルが経験する合計損失は5dBと
なる。
【0020】上記で説明した実施形態は、本発明の原理
の適用業務を示す多数の可能な特定の実施形態の一部を
例示したものに過ぎないことを理解されたい。当業技術
分野に熟練した者によって、本発明の精神と範囲から逸
脱することなく非常に多くの多様な他の装置が製作され
うる。
の適用業務を示す多数の可能な特定の実施形態の一部を
例示したものに過ぎないことを理解されたい。当業技術
分野に熟練した者によって、本発明の精神と範囲から逸
脱することなく非常に多くの多様な他の装置が製作され
うる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術である、従来のマッハ−ツェンダー・
フィルタの概略を示す図である。
フィルタの概略を示す図である。
【図2】図1の従来のフィルタのカプラへの依存を示す
グラフ図である。
グラフ図である。
【図3】本発明によるマッハ−ツェンダー・フィルタの
第1実施形態を示す図である。
第1実施形態を示す図である。
【図4】図3のフィルタの低減されたカプラへの依存を
示すグラフ図である。
示すグラフ図である。
【図5】低減されたカプラへの依存を有するマッハ−ツ
ェンダー・フィルタの第2実施形態を示す図である。
ェンダー・フィルタの第2実施形態を示す図である。
【図6】改良型フィルタで構成されたWDMを示す図で
ある。
ある。
【図7】WDMの第2実施形態を示す図である。
【図8】改良型フィルタで構成された加算ドロップ・マ
ルチプレクサを示す図である。
ルチプレクサを示す図である。
12、13 導波管 14、15 結合領域 16、17 干渉計アーム 18 ブラッグ格子 20、21、23、25 フィルターのポート 30 ブラッグ反射マッハ−ツェンダー・フィルタ 31 π移相器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスチ ケイ マドセン アメリカ合衆国 ニュージャーシィ,サウ ス プレインフィールド,ジョアン スト リート 436 (72)発明者 トーマス エー.ストレッサー アメリカ合衆国 07059 ニュージャーシ ィ,ウォーレン,ハーメニー ロード 6
Claims (9)
- 【請求項1】 2つの平面光導波管を備えるブラッグ反
射マッハ−ツェンダー・フィルタを備える物品であっ
て、各導波管が、各干渉計アームの屈折率ブラッグ回折
格子を伴う2つの結合領域間に延びる干渉計アームを含
み、前記フィルタが、光入力信号を前記導波管の1つに
受信し、前記ブラッグ回折格子を通る伝送信号と前記ブ
ラッグ回折格子によって反射される反射信号とを提供
し、 前記干渉計アームが前記伝送信号にπ位相差を導入する
が、前記反射信号には位相差を導入しないことを特徴と
する物品。 - 【請求項2】 請求項1に記載の物品において、π位相
差が前記アームと結合領域の前記ブラッグ回折格子の間
の2つのアームの1つに導入される物品。 - 【請求項3】 請求項1に記載の物品において、π/2
位相差が前記アームの前記ブラッグ回折格子の上流と下
流の両方の2つのアームの1つに導入され、前記2つの
アームのもう1つの前記ブラッグ回折格子が下流側にシ
フトされる物品。 - 【請求項4】 請求項1に記載の複数の相互接続された
装置を備える波長分割マルチプレクサ。 - 【請求項5】 請求項2に記載の複数の相互接続された
装置を備える波長分割マルチプレクサ。 - 【請求項6】 請求項3に記載の複数の相互接続された
装置を備える波長分割マルチプレクサ。 - 【請求項7】 各々が請求項1に記載の複数の相互接続
された装置を備える、1組の相互接続された波長分割マ
ルチプレクサを備える加算/ドロップ・マルチプレク
サ。 - 【請求項8】 各々が請求項2に記載の複数の相互接続
された装置を備える、1組の相互接続された波長分割マ
ルチプレクサを備える加算/ドロップ・マルチプレク
サ。 - 【請求項9】 各々が請求項3に記載の複数の相互接続
された装置を備える、1組の相互接続された波長分割マ
ルチプレクサを備える加算/ドロップ・マルチプレク
サ。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| US08/950,899 US5889899A (en) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | Article comprising a Bragg reflective Mach-Zehnder filter of reduced coupled dependence |
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| JP (1) | JPH11223737A (ja) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US5889899A (en) | 1999-03-30 |
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