JP2024030685A - 光モジュール、周波数変動検出システム、周波数変動検出方法及び周波数変動検出プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】より正確に周波数変動を検出可能な光モジュールを提供すること。【解決手段】本発明の光モジュールは、光を出力する光源と、前記光を分岐する第1の分岐手段と、前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる変動手段と、前記変動手段が前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、を備える光モジュール。【選択図】図8
Description
本発明は、たとえば、帯域フィルタを備えた光モジュール等に関する。
波長多重技術を用いた光通信用の周波数可変レーザモジュールは、ITU(International Telecommunication Union)で規格化された数THzと広帯域な波長帯で可変できる必要がある。また、発振周波数に対し、高い周波数精度でレーザ発振する必要がある。広帯域化のために、光源1000は図10のように広帯域フィルタ1006を内蔵できる外部共振器型が用いられる。さらに、高い周波数精度を補償するために光源1000は、周波数モニタ光回路1005を内蔵する。周波数モニタ光回路1005は、周波数をモニタする機能や周波数を固定(ロック)する機能を有する。図10は、集積型の周波数可変レーザである光源1000の基本構成図の一例を示す模式図である。SOA(semiconductor optical amplifier)1001、周波数選択用回路1002、光反射点1003、1004により、外部共振器が構成される。また、外部共振器は、わずかに周期の異なる2つのリングフィルタからなる広帯域フィルタ1006で発振周波数を制御する。光源1000は、外部共振器の外に周波数モニタ光回路1005を有している。
一般的に周波数モニタ光回路1005は、周期的な周波数特性を有するフィルタが用いられ、図10では広帯域フィルタ1006と同様の周波数特性を有するリングフィルタ1007を用いている。周波数モニタ光回路1005上に設けられたフィルタの波長依存性をなくすために出力光強度/入力光強度の相対値である強度比を用いて、周波数モニタ光回路1005内のフィルタを制御していた。出力光強度とは、PD(Photo Diode)2で受光された光の強度を指す。また、入力光強度とは、PD1で受光された光の強度を指す。図11は、当該フィルタの特性を示す図である。図11の横軸は、光源1000から出力される光の周波数を表し、図11の縦軸は、PD1の受信光強度に対するPD2の受信光強度の強度比をデシベル表示で示したものである。
例えば、196,300GHzの周波数で光を発振させる場合、図11中の点aで示される位置に対応する強度比-0.8dBが事前に計測されているとする。発振周波数が変動した場合は、この周波数特性に応じて強度比が変化する。そのため、周波数モニタ光回路1005は、変化後の強度比と初期に計測した強度比との変化量をもとに周波数の変動をモニタできる。なお、周波数モニタ光回路1005は、波長を固定する場合、図11中の点aが示す強度比を維持するようにレーザ側の制御パラメータを変えて制御する。
特許文献1には、第1受光素子の出力と第2受光素子の出力の比を検出することによって、波長可変光源の出力波長を検出する波長制御システムが開示されている。
上記のように、一般的には強度比の変化をモニタすることによって、経時的に緩やかに変化する発振周波数のずれをモニタできる。しかし、複数のコンポーネントからなる光源の場合、擾乱により想定外の波長とびが生じる場合がある。特に、図10の光源1000では、発振周波数f近傍のf±Δf(Δf:2つのリングフィルタの周期差)へ発振が変化しやすい。例えば図11中矢印が示すように、点bから点cに変動する場合がある。強度比が周期的に変化する場合、点bおよび点cで、前述の強度比が変化せずに、周波数の変動が生じる場合がある。このような場合、上記の技術により周波数変動を検出することは困難であり、誤った周波数の光が通信システム内で長期にわたって生じてしまい、通信システムの障害の要因となる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、より正確に周波数変動を検出可能な光モジュールを提供することである。
本発明の光モジュールは、
光を出力する光源と、
前記光を分岐する第1の分岐手段と、
前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる変動手段と、
前記変動手段が前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、
を備える。
光を出力する光源と、
前記光を分岐する第1の分岐手段と、
前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる変動手段と、
前記変動手段が前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、
を備える。
本発明の周波数変動検出システムは、
光を出力する光源と、
前記光を分岐する第1の分岐手段と、
前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる変動手段と、
前記変動手段が前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、
を備える。
光を出力する光源と、
前記光を分岐する第1の分岐手段と、
前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる変動手段と、
前記変動手段が前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、
を備える。
本発明の周波数変動検出方法は、
光を出力する光源と、前記光を分岐する第1の分岐手段と、前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段とを備える光モジュールにおける周波数変動検出方法であって、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させ、
前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する。
光を出力する光源と、前記光を分岐する第1の分岐手段と、前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段とを備える光モジュールにおける周波数変動検出方法であって、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させ、
前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する。
本発明の周波数変動検出プログラムは、
光を出力する光源と、前記光を分岐する第1の分岐手段と、前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段とを備える光モジュールにおける周波数変動検出プログラムであって、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる処理と、
前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する処理と、を
情報処理装置に実行させる。
光を出力する光源と、前記光を分岐する第1の分岐手段と、前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段とを備える光モジュールにおける周波数変動検出プログラムであって、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる処理と、
前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する処理と、を
情報処理装置に実行させる。
本発明によれば、より正確に周波数変動を検出可能な光モジュールを提供することが可能である。
<第1の実施形態>
第1の実施形態における光モジュール1について、図1及び図2に基づき説明する。図1は、光モジュール1の構成例を示すブロック図である。図2は、光モジュールの詳細を示すブロック図である。
第1の実施形態における光モジュール1について、図1及び図2に基づき説明する。図1は、光モジュール1の構成例を示すブロック図である。図2は、光モジュールの詳細を示すブロック図である。
光モジュール1の構成について説明する。図1に示されるように、光モジュール1は、光源11、第1の分岐手段12、帯域フィルタ13、透過光検出手段14、第2の分岐手段15、出力光検出手段16及び制御手段20を備える。制御手段20は、変動手段21及び周波数変動検出手段22を備える。
光源11は、光を出力する。光源11は、例えばレーザである。光源11は、制御手段20と電気的に接続されている。また、光源11は、第1の分岐手段12と光学的に接続されている。
光源11は、例えば、リング共振器などにより構成される帯域フィルタを備える。例えば、光モジュール1に設けられた不図示の電気回路は、それぞれのリング共振器上に配置されたヒータに与える電流を変化させることにより、光源11のリング共振器の温度を変化させることができる。これにより、光源11から出力される光の波長及び位相は調整される。
第1の分岐手段12は、光源11、帯域フィルタ13及第2の分岐手段15と光学的に接続されている。第1の分岐手段12は、光源11から出力された光を分岐する。第1の分岐手段12は、例えば、光スプリッタである。
第1の分岐手段12は、光源11から出力された光を少なくとも二つに分岐し、分岐された光の一方を帯域フィルタ13に出力する。また、第1の分岐手段12は、分岐された光の他方を第2の分岐手段15に出力する。
帯域フィルタ13は、第1の分岐手段12及び透過光検出手段14と光学的に接続されている。帯域フィルタ13は、第1の分岐手段12により分岐された一方の光を透過する。帯域フィルタ13は、例えばリング共振器である。帯域フィルタ13は、周期的な透過特性を有する光フィルタである。なお、好ましくは、光源11により出力される光の周波数の変動に対し帯域フィルタ13により透過される光の強度が大きく変化するスロープ部を用いることで、光モジュール1から出力される光の周波数のずれをより高精度にモニタできる。なお、帯域フィルタ13により透過される光の波長と光源11により出力される光の周波数の関係はその他の関係でもよい。
透過光検出手段14は、帯域フィルタ13と光学的に接続されている。また、透過光検出手段14は、制御手段20と電気的に接続されている。透過光検出手段14は、帯域フィルタ13を透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する。透過光検出手段14は、例えば、フォトダイオードである。
透過光検出手段14は、帯域フィルタ13を透過した光を受光し、光電変換により電気信号を生成する。これにより透過光検出手段14は透過光強度を検出する。透過光検出手段14は、透過光強度を制御手段20に出力する。
第2の分岐手段15は、第1の分岐手段12及び出力光検出手段16と光学的に接続されている。また、第2の分岐手段15は、光モジュール1の外部に設けられた光変調器(図1にて不図示)などに光学的に接続されている。第2の分岐手段15は、第1の分岐手段12により分岐された光の他方を分岐する。第2の分岐手段15は、例えば、光スプリッタである。
第2の分岐手段15は、第1の分岐手段12から出力された光を少なくとも二つに分岐し、分岐された光の一方を出力光検出手段16に出力する。また、第2の分岐手段15は、分岐された光の他方を光モジュール1の外部に出力する。光モジュール1の外部に出力された光は、不図示の光変調器などにより変調された後で、受信側の装置へ出力される。
出力光検出手段16は、第2の分岐手段15と光学的に接続されている。また、出力光検出手段16は、制御手段20と電気的に接続されている。出力光検出手段16は、第2の分岐手段により分岐された光の一方の光である出力光の強度である出力光強度を検出する。出力光検出手段16は、例えば、フォトダイオードである。
出力光検出手段16は、第2の分岐手段15により分岐された光を受光し、光電変換により電気信号を生成する。これにより出力光検出手段16は出力光強度を検出する。出力光検出手段16は、出力光強度を制御手段20に出力する。
次に図2を用いて、光源11、第1の分岐手段12、帯域フィルタ13、透過光検出手段14、第2の分岐手段15、出力光検出手段16の詳細について説明する。図2は、図1を具体的に示したものである。なお、図2において、制御手段20は不図示である。図2に示されるように、光モジュール1は、光源11及び周波数モニタ光回路50を備える。周波数モニタ光回路50は、図2に示されるように、第1の分岐手段12、帯域フィルタ13、透過光検出手段14、第2の分岐手段15、出力光検出手段16を備える。
図2に示されるように、光源11は、SOA111、帯域フィルタ112、位相制御部113、第1の反射手段114及び第2の反射手段115を備える。また、帯域フィルタ112は、ヒータ電極112bを備える。位相制御部113は、ヒータ電極113bを備える。第1の反射手段114は、全反射ミラーである。また、第2の反射手段115は、入射した光の一部を反射し、一部を透過する半透過ミラーである。
SOA111は、外部から入力された励起電流に応じて、広帯域なASE(Amplified Spontaneous Emission)光を出力する。SOA111から出力された光は、第1の反射手段114と第2の反射手段115との間で反射を繰り返すことにより増幅され、第2の反射手段115から周波数モニタ光回路50を経て出力ポートOPから、光モジュール1の外部へ出力される。
この際、SOA111から所定の波長のみを透過する帯域フィルタ112を介して反射を繰り返すため、第2の反射手段115から出力される光の発振周波数は、帯域フィルタ112によって決まる。なお、帯域フィルタ112は、図2に示されるように二つのリング共振器から構成される。帯域フィルタ112が透過する光の波長は、各リング共振器上に配置されたヒータ電極112bに供給される電力によって調整される。
また、第2の反射手段115から出力される光は、位相制御部113により光源11を構成する外部共振器の透過ピークが調整され、帯域フィルタ112と透過ピークが一致した状態で出力される。位相制御部113は、外部からの電流や電圧、または、電力に応じて光導波路の屈折率を変化できる光導波路である。位相制御部113は、例えば、光導波路上に位相調整用のヒータ電極113bが配置され、印加電力に応じて屈折率を変えて光路長を変化させて外部共振器の位相を調整できる。
周波数モニタ光回路50においては、第1の分岐手段12、帯域フィルタ13、透過光検出手段14、第2の分岐手段15、出力光検出手段16は、図2に示される例においても、前述の説明と同様の構成、機能及び接続関係を備える。
制御手段20について説明する。図1に示されるように制御手段20は、変動手段21及び周波数変動検出手段22を備える。制御手段20は、光源11、透過光検出手段14及び出力光検出手段16と電気的に接続されている。
変動手段21は、光源11に入力される信号のパラメータを変化させる。具体的には、光源11に入力する信号は、光源11に入力される電気信号である。信号のパラメータとは、電気信号の電力、電流及び電圧の何れであってもよい。
より具体的には、変動手段21は、前述の位相制御部113に入力される位相電力の基準値に対し、パラメータを第1の範囲で変化させ続ける。基準値とは、例えば第1の範囲で変化させる直前の位相電力の値である。変動手段21は、動作中の位相電力値に対して変化させる第1の範囲の上限値と下限値を予め記憶しているものとする。変動手段21は、上限値と下限値の間で、単位時間毎に単位量だけ位相電力を変化させる。なお、単位量とは後述の説明において変化量とも称する。単位時間とは、例えば2ミリ秒や3ミリ秒の数ミリ秒である。また、単位量とは、例えば20μWである。変動手段21は、例えば、位相電力の値を第1の範囲内で単位量ずつ増加させ続けて位相電力の値が上限値に達した場合は、位相電力を単位量ずつ減少させる。また、変動手段21は、例えば、位相電力の値を第1の範囲内で単位量ずつ減少させ続けて位相電力の値が下限値に達した場合は、位相電力を単位量ずつ増加させる。
なお、単位時間や単位量は上記の例に限られない。また、単位量は、光モジュール1のケースの温度及び光源11から出力される光の周波数の少なくとも一方に基づいて変化してもよい。図3を用いて、位相電力の変化量に対するケースの温度及び光のチャネルの関係を説明する。
図3は、光モジュール1の特性を示す図である。図3にて、横軸は、光源11から出力される光のチャネルを指す。また、縦軸は、発振周波数が一定量変化するのに必要な位相電力の変化量を指す。図3中の光のチャネルは、例えば、ITUで規定されているチャネルに対応する。図3において、丸、三角及び四角は、ケースの温度が互いに異なる場合の位相電力の変化量を指す。例えば、丸は、ケースの温度が-20℃の場合における、光のチャネルと位相電力との関係を指す。例えば、図3において左に位置する丸は、ケースの温度が-20℃であって光源11から出力される光のチャネルが1である場合、単位時間における位相電力の変化量が0.2mWであることを指す。
周波数変動検出手段22は、透過光検出手段14により検出された透過光強度と、出力光検出手段16により検出された出力光強度との比を検出する。出力光強度との比をとることで、各発振周波数での光源11からの光出力強度の差を考慮する必要がなくなる。また、上記のように、変動手段21は、光源11に入力される位相電力のパラメータを第1の範囲で変化させる。この位相変化に伴って発振周波数が変化するため、透過光強度は変化する。そのため、周波数変動検出手段22が検出する比は変動する。
図4を用いて比の変動について説明する。図4は、透過光強度と出力光強度の比と、光源11が出力する光の周波数との関係を示す図である。図4中の縦軸は、透過光強度と出力光強度の比を指す。図4中の横軸は、光の周波数を指す。光源11が出力する光の中心周波数が196,300GHzである場合、変動手段21は、前述のように信号のパラメータを第1の範囲内で変化させる。これにより、発振周波数として動作中の発振周波数に対して約±5GHz変動する。このように、変動手段21は、光源に入力する信号のパラメータを、第1の範囲内で変動させ続けることにより、比を第2の範囲内で変動させ続ける。図4において第2の範囲とは、矢印Aで示される範囲である。なお、第1の範囲は必要とする周波数精度に応じてと小さくしてもよい。例えば、±0.1GHzまで小さくしてもよい。第2の範囲は、矢印Aで示される範囲よりも狭い範囲であっても良い。
そして、周波数変動検出手段22は、信号のパラメータを第1の範囲内で変化させた際の透過光強度と出力光強度の比の傾きの正負も検出する。正負は変動方向に対応する。前述のように、光源11に入力する信号のパラメータ(前述の位相制御部113に入力される位相電力の値)が変化した場合、透過光強度と出力光強度の比が変化する。この際、周波数変動検出手段22は、パラメータの変化と比の変化を対応付けて記憶する。
以下の説明において、XμW及びXμW+20μWは、第1の範囲に含まれる値である。変動手段21は、位相制御部113に入力される位相電力の値をXμWからXμW+20μWに増加させる。変動手段21が位相電力を増加させた場合、比の値は増加するとする。この場合、周波数変動検出手段22は、位相電力の値がXμWからXμW+20μWに変化した場合、比が正の方向に変化することを記憶する。
また、変動手段21は、位相制御部113に入力される位相電力の値をXμW+20μからXμWに減少させる。変動手段21が位相電力を減少させた場合、比の値は減少するとする。この場合、周波数変動検出手段22は、位相電力の値がXμW+20μからXμWに変化した場合、比が負の方向に変化することを記憶する。
なお、上記の説明においては、XμW及びXμW+20μWが第1の範囲に含まれるとしたが、XμW-10μW及びXμW+10μWが第1の範囲に含まれるとしてもよい。また、Xとは、例えば、光源11から出力される光の強度が最大になる場合の位相電力値であってもよい。また、Xの値が変化した場合、第1の範囲は、Xの値の変化に応じて変化してもよい。具体的には、上記の例においてXがYに変化した場合、第1の範囲は、YμW及びYμW+20μWを含むように変化する。
前述のように、変動手段21が信号のパラメータを第1の範囲内で変化させることにより、比は、図4に矢印Aで示されるような第2の範囲で変動する。周波数変動検出手段22は、第1の範囲内でのパラメータの変化ごとに、比が正の方向に変化したか負の方向に変化したかを記憶する。周波数変動検出手段22は、ここで記憶した方向を第1の方向として記憶する。なお、パラメータの変化に対応する比の変化方向は、予め与えられていてもよい。
このように、変動手段21は、光源11に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、透過光強度と出力光強度との比を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる。
次に、周波数変動検出手段22が発振周波数のずれを検出する処理について説明する。周波数変動検出手段22は透過光強度と出力光強度との比をモニタし、163.300GHzの発振周波数の時の比の値(0.8)からのずれから発振周波数を推測する。また、事前に設定する周波数範囲を超える比の値となった場合には、発振周波数エラーとしてアラームを出す。発振周波数の仕様として比の値が―0.6から―0.9以内に抑える仕様の場合、検出した比の値が例えば-1.2である場合に、周波数変動検出手段22は光源11から出力される光の周波数が大きくずれたとしてアラームを出す。すなわち、周波数変動検出手段は、比が第2の範囲外で変化したことを検出した場合、光源11から出力される光の周波数のずれを検出する。
次に、周波数変動検出手段22が周波数変動を検出する処理について説明する。周波数変動検出手段22は、変動手段21が信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させた際に、比が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、設定と大きく異なる周波数に発振周波数が遷移したとしてアラームを出す。
前述の例のように、周波数変動検出手段22は、例えば、位相電力の値がXμWからXμW+20μWに変化した場合、比が正の方向に変化することを記憶している。そして、周波数変動検出手段22は、正の方向を第1の方向として記憶している。この後に、位相電力の値がXμWからXμW+20μWに変化した際の比の変動方向が負の方向であることを周波数変動検出手段22が検出した場合、周波数変動検出手段22は、光源11から出力される光の周波数変動を検出する。
光源11のような周波数可変レーザは広い周波数範囲で動作させる必要があるために、発振周波数に関係する制御パラメータのわずかな擾乱で大きく発振周波数が変動する可能性がある。このような周波数変動が生じた場合、光源11から出力される光の周波数は、図4中の丸に対応する周波数(約196,300GHz)から三角で示される周波数(196,435GHz)に変化する場合がある。このような周波数の変動が起こった場合であっても比の値は第2の範囲内であるため、比の値のみに基づいてこのような周波数変動を検出することは困難であった。一方で、光モジュール1における周波数変動検出手段22は、比の変動方向を用いているため、上記のような場合であっても周波数変動を検出することができる。
なお、上記のように周波数の大きな変動において、ユーザは生じやすい変動量を予め特定できる場合がある。このような場合、ユーザは、予め特定できた変動量分だけ中心周波数から離れた周波数における比の変動方向が、中心周波数における比の変動方向と逆になるように、帯域フィルタ13を設計してもよい。
具体的には、ユーザは、135GHzだけ周波数が変動しやすいことを予め特定していたとする。このような場合、ユーザは、中心周波数である196,300GHzから135GHz離れた196,435GHzにおける比の変動方向を、図4に示されるように、196,300GHzにおける比の変動方向と逆になるように帯域フィルタ13を設計してもよい。
また、周波数変動検出手段22は、位相制御部113に入力される電力の変化に対する透過光強度の変化量が所定の閾値以下である場合、光の周波数変動を検出しない構成であってもよい。例えば、前述のように、変動手段21は、20μW毎に位相制御部113に入力される位相電力を変化させているとする。この場合、変動手段21は、位相電力の値をXμWからXμW+20μWに変化させる。周波数変動検出手段22は、位相電力が上記のように変化した場合において透過光強度の変化量が閾値(例えば2mW)以下である場合、比が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出したとしても光の周波数変動を検出しない。
周波数変動検出手段22が比の変動方向を用いて周波数変動を検出する場合、透過光強度が小さすぎると僅かな誤差によって、比の変動方向は、正の方向及び負の方向の両方に変化し得る。そのため、比の変動方向によってより確実に周波数変動を検出するためには、透過光強度がある程度大きいことが必要である。そのため、光モジュール1の周波数変動検出手段22は、比の変動方向が第1の方向から第2の方向に変化したとしても、透過光強度が閾値よりも小さい場合には光の周波数変動を検出しない。これにより、光モジュール1は、周波数変動の誤検出を抑制できる。
なお、上記の説明において、変動手段21が変動させる信号のパラメータは、前述の位相制御部113に入力される位相電力の値であると述べた。しかし、信号のパラメータは、透過光検出手段14が検出する透過光強度と出力光検出手段16が検出する出力光強度との比を変化させるものであればよい。そのため、信号のパラメータは、位相電力の値以外であってもよい。
次に図5を用いて光モジュール1による周波数変動検出方法を説明する。図5は、光モジュール1における処理を示したフローチャートである。なお、これらのフローチャートに示される処理は、周波数変動検出プログラムによって情報処理装置により実行されてもよい。
変動手段21は、所定期間において、位相制御部113に対して位相電力XmWを与える(S101)。これにより、光源11から出力される光の強度は最大になる。なお、位相電力XmWは、変動手段21以外の他の構成により与えられてもよい。所定期間とは、例えば10秒である。
所定の期間の経過後、変動手段21は、第1の範囲内で位相電力を増加させる(S102)。例えば、変動手段21は、位相電力をXμWからX+20μWに増加させる。S102の処理の後で、周波数変動検出手段22は、透過光強度と出力光強度との比を検出する(S103)。具体的には、周波数変動検出手段22は、透過光検出手段14及び出力光検出手段16から取得した透過光強度及び出力光強度に基づいて比を取得する。
変動手段21は、第1の範囲内で位相電力を減少させる(S104)。例えば、変動手段21は、位相電力をXμW+20μWからX-20μWに減少させる。S104の処理の後で、周波数変動検出手段22は、透過光強度と出力光強度との比を検出する(S105)。
周波数変動検出手段22は、比の変動方向を検出する(S106)。具体的には、周波数変動検出手段22は、S103で検出した比とS105で検出した比を比較し、増加しているか、減少しているかを検出する。比の増加は、比が正の方向に変動していることに対応する。また、比の減少は、比が負の方向に変動していることに対応する。
周波数変動検出手段22は、比の変動方向が第1の方向であるかどうかを判断する(S107)。第1の方向は、不図示のメモリに予め記憶されているものとする。周波数変動検出手段22は、比の変動方向が第1の方向であると判断した場合(S107のYes)、動作を終了します。光モジュール1は、再度S101の処理を行ってもよい。
周波数変動検出手段22は、比の変動方向が第1の方向であると判断しない場合(S107のNo)、光源11から出力される光の周波数変動を検出する(S108)。S107の処理において、比の変動方向が第1の方向でないことは、比の変動方向が第2の方向であることを示す。S108において検出される周波数変動とは、設定と大きく異なる周波数に発振周波数が遷移したことによるものである。なお、本フローチャートに明記されていないが、周波数変動検出手段22は、更に、比の値が第2の範囲を超えた場合に、光の周波数が大きくずれたとしてアラームを出してもよい。比の値が第2の範囲を超えた場合とは、前述のように、比の値が事前に設定する周波数範囲を超える場合に対応する。
以上のように、光モジュール1は、光源11、第1の分岐手段12、帯域フィルタ13透過光検出手段14、第2の分岐手段15、出力光検出手段16、変動手段21及び周波数変動検出手段22を備える。
光源11は、光を出力する。第1の分岐手段12は、光源11から出力された光を分岐する。帯域フィルタ13は、第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する。透過光検出手段14は、帯域フィルタ13を透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する。第2の分岐手段15は、第1の分岐手段12により分岐された光の他方を分岐する。出力光検出手段16は、第2の分岐手段15により分岐された光の一方の光である出力光の強度である出力光強度を検出する。
変動手段21は、光源11に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、透過光強度と出力光強度との比を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる。周波数変動検出手段22は、変動手段21がパラメータを第1の値から第2の値に変化させた際に、比が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、光源11から出力される光の周波数変動を検出する。
光源11のような周波数可変レーザは広い周波数範囲で動作させる必要があるために、発振周波数に関係する制御パラメータのわずかな擾乱で大きく発振周波数が変動する可能性がある。このような周波数変動が生じた場合、光源11から出力される光の周波数は、図4中の丸に対応する周波数(約196,300GHz)から三角で示される周波数(196,335GHz)に変化する場合がある。このような周波数の変動が起こった場合であっても比の値は第2の範囲内であるため、比の値のみに基づいてこのような周波数変動を検出することは困難であった。一方で、光モジュール1における周波数変動検出手段22は、比の変動方向を用いているため、上記のような場合であっても周波数変動を検出することができる。以上のように、光モジュール1によれば、より正確に周波数変動を検出することができる。
なお、上記の光モジュール1において、光源11、第1の分岐手段12、帯域フィルタ13、透過光検出手段14、第2の分岐手段15、出力光検出手段16及び制御手段20は一体に設けられている。しかし、これらは一体に設けられている必要はない。例えば、光モジュール1は、制御手段20のみが別体として設けられた周波数変動検出システムであってもよい。
次に、図6を用いて、光モジュール1Aについて説明する。光モジュール1Aは、光モジュール1の変形例である。光モジュール1Aは、図1に示されるように、光源11、第1の分岐手段12、帯域フィルタ13、透過光検出手段14及び制御手段20を備える。光モジュール1Aは、第2の分岐手段15及び出力光検出手段16を備えない点で、光モジュール1と相違する。
光モジュール1Aにおいて、変動手段21は、光源11に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、透過光強度と出力光強度との比ではなく、透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる。
また、光モジュール1Aにおいて、周波数変動検出手段22は、変動手段21がパラメータを第1の値から第2の値に変化させた際に、透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、光源11から出力される前記光の周波数変動を検出する。
次に図7を用いて、光モジュール1Aにおける処理を説明する。図7は、光モジュール1における処理を示したフローチャートである。なお、これらのフローチャートに示される処理は、周波数変動検出プログラムによって情報処理装置により実行されてもよい。
変動手段21は、所定期間において、位相制御部113に対して位相電力XmWを与える(S101A)。これにより、光源11から出力される光の強度は最大になる。なお、位相電力XmWは、変動手段21以外の他の構成により与えられてもよい。所定期間とは、例えば10秒である。
所定の期間の経過後、変動手段21は、第1の範囲内で位相電力を増加させる(S102A)。例えば、変動手段21は、位相電力をXμWからX+20μWに増加させる。S102の処理の後で、周波数変動検出手段22は、透過光強度を検出する(S103A)。具体的には、周波数変動検出手段22は、透過光検出手段14から取得した透過光強度を取得する。
変動手段21は、第1の範囲内で位相電力を減少させる(S104A)。例えば、変動手段21は、位相電力をXμW+20μWからX-20μWに減少させる。S104の処理の後で、周波数変動検出手段22は、透過光強度を検出する(S105A)。
周波数変動検出手段22は、透過光強度の変動方向を検出する(S106A)。具体的には、周波数変動検出手段22は、S103Aで検出した透過光教祖とS105Aで検出した透過光強度を比較し、増加しているか、減少しているかを検出する。透過光強度の増加は、透過光強度が正の方向に変動していることに対応する。また、透過光強度の減少は、透過光強度が負の方向に変動していることに対応する。
周波数変動検出手段22は、透過光強度の変動方向が第1の方向であるかどうかを判断する(S107A)。第1の方向は、不図示のメモリに予め記憶されているものとする。周波数変動検出手段22は、透過光強度の変動方向が第1の方向であると判断した場合(S107のYes)、動作を終了する。この場合、光モジュール1Aは、再度S101Aの処理を行ってもよい。
周波数変動検出手段22は、透過光強度の変動方向が第1の方向であると判断しない場合(S107AのNo)、光源11から出力される光の周波数変動を検出する(S108A)。S107Aの処理において、透過光強度の変動方向が第1の方向でないことは、透過光強度の変動方向が第2の方向であることを示す。S108Aにおいて検出される周波数変動とは、設定と大きく異なる周波数に発振周波数が遷移したことによるものである。なお、本フローチャートに明記されていないが、周波数変動検出手段22は、更に、透過光強度の値が第2の範囲を超えた場合に、光の周波数が大きくずれたとしてアラームを出してもよい。透過光強度の値が第2の範囲を超えた場合とは、前述のように、透過光強度の値が事前に設定する周波数範囲を超える場合に対応する。
以上のように、光モジュール1Aは、光源11、第1の分岐手段12、帯域フィルタ13、透過光検出手段14、変動手段21及び周波数変動検出手段22を備える。
また、変動手段21は、光源11に入力される信号の前記パラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、比に代えて透過光強度を、正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる。周波数変動検出手段22は、変動手段21がパラメータを第1の値から第2の値に変化させた際に、透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、光源11から出力される光の周波数変動を検出する。
光源11のような周波数可変レーザは広い周波数範囲で動作させる必要があるために、発振周波数に関係する制御パラメータのわずかな擾乱で大きく発振周波数が変動する可能性がある。このような周波数の変動が起こると光の強度の値が変わらない場合があり、このような場合、光の強度の値のみに基づいて周波数変動を検出することは困難であった。一方で、光モジュール1Aにおける周波数変動検出手段22は、透過光の強度の変動方向を用いているため、上記のような場合であっても周波数変動を検出することができる。以上のように、光モジュール1Aによれば、より正確に周波数変動を検出することができる。
<第2の実施形態>
第2の実施形態における光モジュール2について、図8に基づき説明する。図8は、光モジュール2の構成例を示すブロック図である。
第2の実施形態における光モジュール2について、図8に基づき説明する。図8は、光モジュール2の構成例を示すブロック図である。
光モジュール2の構成について説明する。図8に示されるように、光モジュール2は、光源11、第1の分岐手段12、帯域フィルタ13、透過光検出手段14及び制御手段20を備える。制御手段20は、変動手段21及び周波数変動検出手段22を備える。
光源11は、光を出力する。第1の分岐手段12は、光源11から出力された光を分岐する。帯域フィルタ13は、第1の分岐手段12により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する。透過光検出手段14は、帯域フィルタ13を透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する。
変動手段21は、光源11に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる。周波数変動検出手段22は、変動手段21がパラメータを第1の値から第2の値に変化させた際に、透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、光源11から出力される光の周波数変動を検出する。
次に、図9に基づいて、光モジュール2の動作について説明する。図9は、光モジュール2の周波数変動検出方法を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、周波数変動検出プログラムによって情報処理装置により実行されてもよい。
変動手段21は、光源11に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる(S201)。周波数変動検出手段22は、変動手段21がパラメータを第1の値から第2の値に変化させた際に、透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、光源11から出力される光の周波数変動を検出する(S202)。
以上のように、光モジュール2は、光源11、第1の分岐手段12、帯域フィルタ13、透過光検出手段14、変動手段21及び周波数変動検出手段22を備える。
変動手段21は、光源11に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる。周波数変動検出手段22は、変動手段21がパラメータを第1の値から第2の値に変化させた際に、透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、光源11から出力される光の周波数変動を検出する。
光源11のような周波数可変レーザは広い周波数範囲で動作させる必要があるために、発振周波数に関係する制御パラメータのわずかな擾乱で大きく発振周波数が変動する可能性がある。このような周波数の変動が起こると光の強度の値が変わらない場合があり、このような場合、光の強度の値のみに基づいて周波数変動を検出することは困難であった。一方で、光モジュール2における周波数変動検出手段22は、透過光の強度の変動方向を用いているため、上記のような場合であっても周波数変動を検出することができる。以上のように、光モジュール2によれば、より正確に周波数変動を検出することができる。
また、各装置又はシステムの各構成要素の一部又は全部は、例えば図9に示すような情報処理装置2000とプログラムとの任意の組み合わせにより実現される。図9は、光モジュール1、2等を実現する情報処理装置の一例を示す図である。情報処理装置2000は、一例として、以下のような構成を含む。
・CPU(Central Processing Unit)2001
・ROM(Read Only Memory)2002
・RAM(Random Access Memory)2003
・RAM2003にロードされるプログラム2004
・プログラム2004を格納する記憶装置2005
・記録媒体2006の読み書きを行うドライブ装置2007
・通信ネットワーク2009と接続する通信インターフェース2008
・データの入出力を行う入出力インターフェース2010
・各構成要素を接続するバス2011
各実施形態における各装置の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム2004をCPU2001が取得して実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム2004は、例えば、予め記憶装置2005やRAM2003に格納されており、必要に応じてCPU2001が読み出す。なお、プログラム2004は、通信ネットワーク2009を介してCPU2001に供給されてもよいし、予め記録媒体2006に格納されており、ドライブ装置2007が当該プログラムを読み出してCPU2001に供給してもよい。
・ROM(Read Only Memory)2002
・RAM(Random Access Memory)2003
・RAM2003にロードされるプログラム2004
・プログラム2004を格納する記憶装置2005
・記録媒体2006の読み書きを行うドライブ装置2007
・通信ネットワーク2009と接続する通信インターフェース2008
・データの入出力を行う入出力インターフェース2010
・各構成要素を接続するバス2011
各実施形態における各装置の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム2004をCPU2001が取得して実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム2004は、例えば、予め記憶装置2005やRAM2003に格納されており、必要に応じてCPU2001が読み出す。なお、プログラム2004は、通信ネットワーク2009を介してCPU2001に供給されてもよいし、予め記録媒体2006に格納されており、ドライブ装置2007が当該プログラムを読み出してCPU2001に供給してもよい。
各装置の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、各装置は、構成要素毎にそれぞれ別個の情報処理装置2000とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。また、各装置が備える複数の構成要素が、一つの情報処理装置2000とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。
また、各装置の各構成要素の一部又は全部は、プロセッサ等を含む汎用または専用の回路 (circuitry)や、これらの組み合わせによって実現される。これらは、単一のチップ によって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップ によって構成されてもよい。各装置の各構成要素の一部又は全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。
各装置の各構成要素の一部又は全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
1、1A、2 光モジュール
11 光源
12 第1の分岐手段
13 帯域フィルタ
14 透過光検出手段
15 第2の分岐手段
16 出力光検出手段
20 制御手段
21 変動手段
22 周波数変動検出手段
11 光源
12 第1の分岐手段
13 帯域フィルタ
14 透過光検出手段
15 第2の分岐手段
16 出力光検出手段
20 制御手段
21 変動手段
22 周波数変動検出手段
Claims (9)
- 光を出力する光源と、
前記光を分岐する第1の分岐手段と、
前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる変動手段と、
前記変動手段が前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、
を備える光モジュール。 - 前記第1の分岐手段により分岐された光の他方を分岐する第2の分岐手段と、
前記第2の分岐手段により分岐された光の一方の光である出力光の強度である出力光強度を検出する出力光検出手段と、を備え
前記変動手段は、前記光源に入力される信号の前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させることにより、前記透過光強度に代えて前記出力光強度と前記透過光強度との比を、正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させ、
前記周波数変動検出手段は、前記変動手段が前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記比が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する、
請求項1に記載の光モジュール。 - 前記変動手段は、前記光源に入力する前記信号の前記パラメータを、前記第1の値及び前記第2の値を含む第1の範囲内で変動させ続けることにより、前記比を第2の範囲内で変動させ続ける、請求項2に記載の光モジュール。
- 前記周波数変動検出手段は、前記比が前記第2の範囲外で変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の前記周波数のずれを検出する請求項2または3に記載の光モジュール。
- 前記光源に入力する前記信号の前記パラメータは、前記光源に入力される電気信号の電力であり、
前記光の位相は、前記電力により変化する請求項1又は2に記載の光モジュール。 - 前記周波数変動検出手段は、前記電力の変化に対する前記透過光強度の変化量が所定の閾値以下である場合、前記光の前記周波数変動を検出しない、請求項5に記載の光モジュール。
- 光を出力する光源と、
前記光を分岐する第1の分岐手段と、
前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる変動手段と、
前記変動手段が前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、
を備える周波数変動検出システム。 - 光を出力する光源と、前記光を分岐する第1の分岐手段と、前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段とを備える光モジュールにおける周波数変動検出方法であって、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させ、
前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する、
周波数変動検出方法。 - 光を出力する光源と、前記光を分岐する第1の分岐手段と、前記第1の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段とを備える光モジュールにおける周波数変動検出プログラムであって、
前記光源に入力される信号のパラメータを第1の値から第2の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第1の方向に変動させる処理と、
前記パラメータを前記第1の値から前記第2の値に変化させた際に、前記透過光強度が第1の方向の逆方向である第2の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する処理と、を
情報処理装置に実行させる周波数変動検出プログラム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022133731A JP2024030685A (ja) | 2022-08-25 | 2022-08-25 | 光モジュール、周波数変動検出システム、周波数変動検出方法及び周波数変動検出プログラム |
US18/232,262 US20240072516A1 (en) | 2022-08-25 | 2023-08-09 | Optical module, frequency variation detection method, and non-transitory computer-readable storage medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022133731A JP2024030685A (ja) | 2022-08-25 | 2022-08-25 | 光モジュール、周波数変動検出システム、周波数変動検出方法及び周波数変動検出プログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2024030685A true JP2024030685A (ja) | 2024-03-07 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2022133731A Pending JP2024030685A (ja) | 2022-08-25 | 2022-08-25 | 光モジュール、周波数変動検出システム、周波数変動検出方法及び周波数変動検出プログラム |
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Country | Link |
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US (1) | US20240072516A1 (ja) |
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2022
- 2022-08-25 JP JP2022133731A patent/JP2024030685A/ja active Pending
-
2023
- 2023-08-09 US US18/232,262 patent/US20240072516A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20240072516A1 (en) | 2024-02-29 |
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