JPH0221687A - 表面発光装置とその出力監視方法 - Google Patents
表面発光装置とその出力監視方法Info
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- JPH0221687A JPH0221687A JP1103614A JP10361489A JPH0221687A JP H0221687 A JPH0221687 A JP H0221687A JP 1103614 A JP1103614 A JP 1103614A JP 10361489 A JP10361489 A JP 10361489A JP H0221687 A JPH0221687 A JP H0221687A
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Classifications
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- 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
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
- H01S3/1055—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length one of the reflectors being constituted by a diffraction grating
-
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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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
-
- 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
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- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
- H01S5/187—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection
-
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- 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
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- H01S5/1206—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers having a non constant or multiplicity of periods
- H01S5/1215—Multiplicity of periods
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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】
[本発明は、アメリカ空軍省の助成金付き契約第F29
6.0l−85−C−(1019号による政府援助の下
で行われた。政府は本発明につき所定の権利を有してい
る。] [産業上の利用分野] 本発明は、表面発光装置の出力監視用の装置と方法に関
する。
6.0l−85−C−(1019号による政府援助の下
で行われた。政府は本発明につき所定の権利を有してい
る。] [産業上の利用分野] 本発明は、表面発光装置の出力監視用の装置と方法に関
する。
[従来の技術]
表面発光装置の構成の1形式として、広い光学的空胴の
屈折率導波形(4ndex−gu 1ded)レーザの
中に回折格子表面が用いられている。この装置は、格子
表面に通常はぼ垂直な放射光パターンを放出する装置の
7レイを1枚の基板上に形成して構成される。このアレ
イの出力は、普通は電荷結合素子のアレイのような検出
装置をこの放射光パターンの中に挿入するることによっ
て監視される。
屈折率導波形(4ndex−gu 1ded)レーザの
中に回折格子表面が用いられている。この装置は、格子
表面に通常はぼ垂直な放射光パターンを放出する装置の
7レイを1枚の基板上に形成して構成される。このアレ
イの出力は、普通は電荷結合素子のアレイのような検出
装置をこの放射光パターンの中に挿入するることによっ
て監視される。
[発明が解決しようとする課題]
この監視は、所望の遠距離照射パターンな発生するよう
に駆動電流を加減するためにまず必要であり、更に環境
条件の変化に対する補正をするためと装置の経時劣化に
対する補正を行うために、駆動電流を加減するのに必要
である。
に駆動電流を加減するためにまず必要であり、更に環境
条件の変化に対する補正をするためと装置の経時劣化に
対する補正を行うために、駆動電流を加減するのに必要
である。
したがって、本来の放射光パターンの中に監視装置を挿
入しないで済むような発光装置ならびにその装置の監視
方法を得ることは望ましい。
入しないで済むような発光装置ならびにその装置の監視
方法を得ることは望ましい。
[課題を解決するための手段]
本発明による表面発光装置は、基板を覆う広い光学的空
胴領域を有する基板を有する。この広い光学的空胴領域
は、露出区域と、非露出区域の区域の双方を備えている
。この非露出区域を覆って、活性領域と、この活性領域
を覆う被覆層とがある。広い光学的空胴領域の露出区域
を覆って、第Iの周期を有する第1の格子領域と、この
第1の領域とは周期が異なる第2の格子領域とからなる
格子領域が存在する。
胴領域を有する基板を有する。この広い光学的空胴領域
は、露出区域と、非露出区域の区域の双方を備えている
。この非露出区域を覆って、活性領域と、この活性領域
を覆う被覆層とがある。広い光学的空胴領域の露出区域
を覆って、第Iの周期を有する第1の格子領域と、この
第1の領域とは周期が異なる第2の格子領域とからなる
格子領域が存在する。
本発明は表面発光装置のアレイをも包含している。この
アレイには、基板と、この基板を覆う広い光学的空胴領
域と、この空胴領域の第1の部分を覆う第1の活性領域
と、空胴の第2の部分を覆う第2の活性領域がある。被
覆層が活性領域を覆い、そしてこの装置は、基板および
被覆層を電気的に接続するための手段を備えている。第
1の格子領域は空胴領域を覆い、そしてこの格子領域は
、実質的に等間隔に並べられた複数の素子から形成され
ている。前記第1の格子領域とは異なる間隔を持つ複数
の素子を有する第2の格子領域も、この空胴領域を覆っ
ている。
アレイには、基板と、この基板を覆う広い光学的空胴領
域と、この空胴領域の第1の部分を覆う第1の活性領域
と、空胴の第2の部分を覆う第2の活性領域がある。被
覆層が活性領域を覆い、そしてこの装置は、基板および
被覆層を電気的に接続するための手段を備えている。第
1の格子領域は空胴領域を覆い、そしてこの格子領域は
、実質的に等間隔に並べられた複数の素子から形成され
ている。前記第1の格子領域とは異なる間隔を持つ複数
の素子を有する第2の格子領域も、この空胴領域を覆っ
ている。
最後に、それぞれが異なった周期の格子を持つ第1と第
2の格子を有する表面発光装置を形成することを含む発
光装置の監視方法を本発明は含んでいる。この回折格子
から放射光が放出されるように、この装置に電流が供給
され、そして出力が第2の格子から検出される結果、装
置への電流がこの第2の格子の出力に基づいて加減され
ることになる。
2の格子を有する表面発光装置を形成することを含む発
光装置の監視方法を本発明は含んでいる。この回折格子
から放射光が放出されるように、この装置に電流が供給
され、そして出力が第2の格子から検出される結果、装
置への電流がこの第2の格子の出力に基づいて加減され
ることになる。
[実施例]
第1図を見れば、表面アレイ10は、複数の半導体ダイ
オード部分11を含むことが分かる。第2図の示すよう
に、このダイオード部分11は、その上に第1の積層領
域(クラッド領域)14を持つ基板12を含んでいる。
オード部分11を含むことが分かる。第2図の示すよう
に、このダイオード部分11は、その上に第1の積層領
域(クラッド領域)14を持つ基板12を含んでいる。
広い光学的空胴領域16が第1の積層領域14を覆い、
活性領域18がこの広い光学的空胴領域16を覆い、第
2の積層領域20がこの活性領域18を覆い、そして被
覆層22が第2の積層領域20を覆っている。この装置
を電気的に接続させる手段には、第1の積層領域14と
は反対の側で基板12の表面を覆う第1の電気接点3o
と、被覆層22を覆う第2の電気接点32がある。第1
図のアレイにおいて、ダイオード部分11は、このダイ
オード部分11の間に伸びている空胴領域16によって
互いに接続されており、そして、ダイオード部分の間の
空胴領域16を覆って格子領域40がある。この格子領
域は普通、空胴領域16の表面に形成された複数の実質
的に平行な素子41からなる。
活性領域18がこの広い光学的空胴領域16を覆い、第
2の積層領域20がこの活性領域18を覆い、そして被
覆層22が第2の積層領域20を覆っている。この装置
を電気的に接続させる手段には、第1の積層領域14と
は反対の側で基板12の表面を覆う第1の電気接点3o
と、被覆層22を覆う第2の電気接点32がある。第1
図のアレイにおいて、ダイオード部分11は、このダイ
オード部分11の間に伸びている空胴領域16によって
互いに接続されており、そして、ダイオード部分の間の
空胴領域16を覆って格子領域40がある。この格子領
域は普通、空胴領域16の表面に形成された複数の実質
的に平行な素子41からなる。
第3図に示すように、格子領域4oには、実質的に等し
い周期43を持つ格子を備える第1の出力用格子42と
、この出力用格子の周期43とは異なる周期45を備え
る第2の監視用、格子44とがある。この出力用、監視
用のそれぞれの格子42.44は、第3図のように隣接
しているということを知るべきである。その代案として
、第4図のように、出力用格子42が監視用格子44の
変調であるように、出力用格子42の1部分が監視用格
子44上に重畳されている格子形式を用いることもでき
る。
い周期43を持つ格子を備える第1の出力用格子42と
、この出力用格子の周期43とは異なる周期45を備え
る第2の監視用、格子44とがある。この出力用、監視
用のそれぞれの格子42.44は、第3図のように隣接
しているということを知るべきである。その代案として
、第4図のように、出力用格子42が監視用格子44の
変調であるように、出力用格子42の1部分が監視用格
子44上に重畳されている格子形式を用いることもでき
る。
基板12は、普通、厚さが約250ミクロン(um)で
、その第1の主面が、+ 1001(7)結晶面に平行
であるか多少傾いている、N型のGaAsから出来てい
る。第1の積層領域14は、通常、N型のAlxGa+
−Jsからなり、このXの値は、普通的0.2から0.
4間にあり、その代表値は約0.27である。空胴領域
16は、普通、厚さが0.25ないし0.60μmであ
り、Xが一般的に約0、15ないし0.25で、代表値
は0.18のN型のAl*Ga+−Jsから出来ている
。活性領域18は、厚さが普通的0.08μmで、Xが
普通的0.06のN型のAlxGa+−3Asから出来
ている。第2の格子領域20は、厚さが普通、約1.2
ないし1.7μmで、Xが普通的0.4であるN型のA
lxGa+−Jsからなっている。第1の電気接点30
は、ゲルマニウム、金ニツケル合金および金の各署を順
次析出させたものからなるのが好ましい、第2の電気接
点32は、ZnまたはCdを拡散させた表面上に、チタ
ン、白金、および金を順次析出させたものからなるのが
好ましい0本発明には、表面の格子を利用した表面発光
装置の他の構造も、同様に応用が可能であることを理解
する必要がある。
、その第1の主面が、+ 1001(7)結晶面に平行
であるか多少傾いている、N型のGaAsから出来てい
る。第1の積層領域14は、通常、N型のAlxGa+
−Jsからなり、このXの値は、普通的0.2から0.
4間にあり、その代表値は約0.27である。空胴領域
16は、普通、厚さが0.25ないし0.60μmであ
り、Xが一般的に約0、15ないし0.25で、代表値
は0.18のN型のAl*Ga+−Jsから出来ている
。活性領域18は、厚さが普通的0.08μmで、Xが
普通的0.06のN型のAlxGa+−3Asから出来
ている。第2の格子領域20は、厚さが普通、約1.2
ないし1.7μmで、Xが普通的0.4であるN型のA
lxGa+−Jsからなっている。第1の電気接点30
は、ゲルマニウム、金ニツケル合金および金の各署を順
次析出させたものからなるのが好ましい、第2の電気接
点32は、ZnまたはCdを拡散させた表面上に、チタ
ン、白金、および金を順次析出させたものからなるのが
好ましい0本発明には、表面の格子を利用した表面発光
装置の他の構造も、同様に応用が可能であることを理解
する必要がある。
アレイ1oは、標準的な液相エピタキシャル技術を用い
、層と領域を析出させて作ることができる。これに適す
る液層エピタキシャル技術は、参考用に添付した。
、層と領域を析出させて作ることができる。これに適す
る液層エピタキシャル技術は、参考用に添付した。
米国特許第3.753.801号の中に、ロックウッド
(Lockwood)ほかによって開示されている。そ
の後に、ダイオード部分11と、第2の電気接点32の
上にフォトレジストが形成され、次いで、ダイオード部
分11の外側が、イオン研削法によって除去される6次
に、被覆JW22と第2の積層領域20および活性領域
18が、普通、HFの緩衝溶液とHgSO4:HaO□
:H2Oによる方法のような化学的除去方法を用いてダ
イオード部分11の外側から除去される。格子領域の形
成は、普通は通常のホログラフ蝕刻技術を用いて一定周
期の格子を形成させる方法で、最初、出力用格子42を
形成して作られる。この方法の代わりに、イオン研削法
を用いて格子を形成してもよい、出力格子43の周期は
、普通約240ナノメートル(nm)である、第4図に
示すような別の形状のものを形成するには、監視用格子
44を先に形成するのが望ましいということを理解する
必要がある。監視用格子44は、出力用格子42とは異
なる周期を持たせて同じ技術で形成されるが、その結果
、監視用格子44からの放射光の光軸が層の面となす角
度は、出力用格子42からの放射光の光軸のその角度と
は異ったものになる。監視用格子44の周期、は、出力
用格子42の周期よりも大きいことが好ましい。一般に
、表面から測った、監視用格子からの出力角度φは、お
およそ、φ=C03−’(n*△−λmc)/(no△
)]になる、ここで、λは放射光の波長、meは整数の
定数(1,2,3,・・・)、△は監視用格子の周期、
n、は広い光学的空胴領域の屈折率の実効値、そしてn
。は空気中の屈折率の実効値である。△を約375nm
とすると、φは約10″になる0作動に当たっては、第
1と第2の電気接点30と32に、適切な極性のバイア
ス電圧が与えられ、これが活性領域18に放射光を発生
する。この放射光は、一部は出力用格子によって放出さ
れる。放出される放射光の光軸の角度は、普通、層の面
に垂直である。放射光の1部は、監視用格子からも放出
される。監視用格子からの放射光を受けるために、当技
術で公知の、CCD検出器のアレイのような検出装置が
置かれ、この検出装置の面は普通、監視用格子からの放
射光の軸に直角に置かれる。この検出装置は、表示装置
へ電気信号を伝達し、この装置は監視用格子からの出力
を表示する。監視用格子44からと出力用格子42から
の各出力は、それぞれ同じ干渉条件下にあるので、前者
は後者に独特の関係がある0例えば、装置の成る構成に
おいて、監視用格子44の出力からの単10−ブは、出
力用格子からの単10−ブに対応する。この独特の関係
は、出力用と監視用の格子のそれぞれ42と44につい
て、必ずしも同じパターンではないので、最初、両方の
格子から得られる出力を監視することにより、試行錯誤
で実験的決められるものだということを理解する必要が
ある。したがって、この装置に供給される電流は、監視
用格子44の出力を観測することにより最初は望ましい
駆動電流に調整され、次いで経年劣化や環境条件の変化
を補償するための修正がなされる。
(Lockwood)ほかによって開示されている。そ
の後に、ダイオード部分11と、第2の電気接点32の
上にフォトレジストが形成され、次いで、ダイオード部
分11の外側が、イオン研削法によって除去される6次
に、被覆JW22と第2の積層領域20および活性領域
18が、普通、HFの緩衝溶液とHgSO4:HaO□
:H2Oによる方法のような化学的除去方法を用いてダ
イオード部分11の外側から除去される。格子領域の形
成は、普通は通常のホログラフ蝕刻技術を用いて一定周
期の格子を形成させる方法で、最初、出力用格子42を
形成して作られる。この方法の代わりに、イオン研削法
を用いて格子を形成してもよい、出力格子43の周期は
、普通約240ナノメートル(nm)である、第4図に
示すような別の形状のものを形成するには、監視用格子
44を先に形成するのが望ましいということを理解する
必要がある。監視用格子44は、出力用格子42とは異
なる周期を持たせて同じ技術で形成されるが、その結果
、監視用格子44からの放射光の光軸が層の面となす角
度は、出力用格子42からの放射光の光軸のその角度と
は異ったものになる。監視用格子44の周期、は、出力
用格子42の周期よりも大きいことが好ましい。一般に
、表面から測った、監視用格子からの出力角度φは、お
およそ、φ=C03−’(n*△−λmc)/(no△
)]になる、ここで、λは放射光の波長、meは整数の
定数(1,2,3,・・・)、△は監視用格子の周期、
n、は広い光学的空胴領域の屈折率の実効値、そしてn
。は空気中の屈折率の実効値である。△を約375nm
とすると、φは約10″になる0作動に当たっては、第
1と第2の電気接点30と32に、適切な極性のバイア
ス電圧が与えられ、これが活性領域18に放射光を発生
する。この放射光は、一部は出力用格子によって放出さ
れる。放出される放射光の光軸の角度は、普通、層の面
に垂直である。放射光の1部は、監視用格子からも放出
される。監視用格子からの放射光を受けるために、当技
術で公知の、CCD検出器のアレイのような検出装置が
置かれ、この検出装置の面は普通、監視用格子からの放
射光の軸に直角に置かれる。この検出装置は、表示装置
へ電気信号を伝達し、この装置は監視用格子からの出力
を表示する。監視用格子44からと出力用格子42から
の各出力は、それぞれ同じ干渉条件下にあるので、前者
は後者に独特の関係がある0例えば、装置の成る構成に
おいて、監視用格子44の出力からの単10−ブは、出
力用格子からの単10−ブに対応する。この独特の関係
は、出力用と監視用の格子のそれぞれ42と44につい
て、必ずしも同じパターンではないので、最初、両方の
格子から得られる出力を監視することにより、試行錯誤
で実験的決められるものだということを理解する必要が
ある。したがって、この装置に供給される電流は、監視
用格子44の出力を観測することにより最初は望ましい
駆動電流に調整され、次いで経年劣化や環境条件の変化
を補償するための修正がなされる。
lO・・・表面発光アレイ
ト・・半導体ダイオード部分
2、・・・基板
4・・・第1の積層領域
6・・・光学的空胴領域
8・・・活性領域
O・・・第2の積層領域
2・・・被覆層
O・・・第1の電気接点
2・・・第2の電気接点
0・・・格子領域
2・・・第1の出力用格子
3・・・出力用格子の周期
4・・・第2の監視用格子
5・・・監視用格子の周期
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、基板と、 この基板を覆い、露出と非露出の区域を有する、広い光
学的空胴領域と、 前記広い光学的空胴領域の非露出区域を覆う活性領域と
、 前記活性領域を覆う被覆層と、 前記基板と前記被覆層に電気的に接続する手段と、 前記広い光学的空胴領域の露出区域を覆い、第1の周期
長をもつ第1の格子領域と前記第1の格子領域と異なる
周期長を持つ第2の格子領域とを有する格子領域を含む
表面発光装置。 2、前記装置がレーザーである、請求項1記載の表面発
光装置。 3、前記装置が放射光を放出する装置のアレイである、
請求項1記載の表面発光装置。 4、前記第2の格子領域の周期が前記第1の格子領域の
周期よりも大きい、請求項1に記載の表面発光装置。 5、前記第2の格子領域が前記第1の格子領域に隣接し
ている、請求項1に記載の表面発光装置。 6、前記第1の格子領域の少なくとも1部が前記第2の
格子領域の少なくとも1部に重畳している、請求項1に
記載の表面発光装置。 7、基板と、 この基板を覆う広い光学的空胴領域と、 広い光学的空胴領域の第1の部分を覆う第1の活性領域
と、 広い光学的空胴領域の第2の部分を覆う第2の活性領域
と、 前記第1の活性領域を覆う、第1の被覆層と、前記第2
の活性領域を覆う、第2の被覆層と、前記基板と第1、
第2の被覆層とに電気的に接続するための手段と、 前記第1と第2の活性領域の間の広い光学的空胴領域を
覆い、実質的に等しい間隔に置かれた複数の格子素子か
らなる第1の格子領域と、 前記広い光学的空胴領域を覆い、前記第1の格子領域と
は異なる素子間隔を有する複数の素子からなる第2の格
子領域とを有する表面発光装置のアレイ。 8、前記アレイがレーザーアレイである、請求項7記載
の表面発光装置。 9、前記第1の格子領域が前記第2の格子領域に隣接す
る、請求項7に記載の表面発光装置。 10、前記第1の格子領域の少なくとも1部が、前記第
2の格子領域の少なくとも1部の上にある、請求項7に
記載の表面発光装置。 11、前記第2の格子領域が、前記第1の格子よりも大
きい素子間隔を有する、請求項7に記載の表面発光装置
。 12、ほぼ等しい素子間周期を持ち、放射光が放出され
る第1の格子と、前記第1の格子とは異なる周期を持つ
第2の格子を備えた装置であって、活性領域と、この装
置に電気的接続するための手段を有する表面発光装置と
を形成する各ステップと、 前記第1と第2の格子から放射光が放出されるように、
前記装置に電流を供給するステップと、 前記第2の格子からの前記出力を検出するステップと、 前記第2の格子の検出された出力にもとづいて、前記装
置への電流を調整するステップとを含む、表面発光装置
の出力監視方法。 13、前記表面発光装置がアレイであり、前記出力を検
出するステップが、更にこのアレイからの出力を検出す
るステップを含む、請求項12記載の表面発光装置の出
力監視方法。 14、前記第2の格子の出力が放出放射光の光軸を有し
、前記出力を検出するステップが更に、実質的に平面の
受光表面を有する検出装置を、そのの受光表面が放出放
射光の光軸にほぼ直角であるように位置決めするステッ
プを含む、請求項12記載の表面発光装置の出力監視方
法。
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FR (1) | FR2630593A1 (ja) |
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-
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- 1989-04-19 FR FR8905205A patent/FR2630593A1/fr not_active Withdrawn
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FR2630593A1 (fr) | 1989-10-27 |
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