薛正燕

0 引言

固體激光器廣泛地應(yīng)用于激光加工技術(shù)、激光醫(yī)療技術(shù)、激光全息技術(shù)、激光檢測(cè)與計(jì)量技術(shù)等領(lǐng)域，其研制一直備受高校、公司及各科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注[1-2]。光纖激光器是新一代固體激光器，以稀土摻雜玻璃光纖作為增益介質(zhì)，使得其增益譜比傳統(tǒng)塊狀摻雜晶體的增益譜要寬得多，這大大提高了激光波長(zhǎng)選擇的靈活性。并且，摻雜光纖的比表面積大，利于散熱，避免了傳統(tǒng)固體激光器所需的復(fù)雜熱管理系統(tǒng)。此外，光纖的波導(dǎo)傳輸特點(diǎn)還使光纖激光器具有光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高等一系列優(yōu)勢(shì)，正因?yàn)槿绱?，光纖激光器是當(dāng)今和未來(lái)激光技術(shù)的一個(gè)重要研究方向[3-4]。

在光纖激光器中，按其運(yùn)行方式又可分為連續(xù)光激光器和脈沖光激光器。通常情況下連續(xù)光激光器所輸出的瞬時(shí)功率難以像脈沖激光器那樣高，在加工效率及精度方面，脈沖光纖激光器具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。脈沖光纖激光器目前的產(chǎn)生方式主要有調(diào)Q技術(shù)和鎖模技術(shù)，根據(jù)調(diào)Q和鎖模具體實(shí)現(xiàn)方式的不同，調(diào)Q可分為主動(dòng)調(diào)Q和被動(dòng)調(diào)Q，鎖?？煞譃橹鲃?dòng)鎖模、被動(dòng)鎖模、自鎖模、同步泵浦鎖模以及混合鎖模等，為了滿足應(yīng)用要求，對(duì)于脈沖光纖激光器的研究熱點(diǎn)主要在于高平均功率、高峰值功率、短脈沖、高能量、多波長(zhǎng)、高重復(fù)速率、能實(shí)現(xiàn)多種類型脈沖輸出等方面。

1 脈沖光纖激光器的專利分析

本文主要針對(duì)光纖激光器的脈沖輸出技術(shù)進(jìn)行研究，在專利數(shù)據(jù)庫(kù)CNABS和DWPI以及非專利數(shù)據(jù)庫(kù)CNKI中進(jìn)行檢索。經(jīng)過(guò)檢索及篩選，最終確定的涉及脈沖光纖激光器技術(shù)的全球?qū)＠暾?qǐng)共計(jì)562項(xiàng)，其來(lái)自全球25個(gè)國(guó)家或地區(qū)的總計(jì)三百多位申請(qǐng)人，總體發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

1.1 專利申請(qǐng)量分析

通過(guò)對(duì)申請(qǐng)日相關(guān)字段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到了全球、中國(guó)和外國(guó)脈沖光纖激光器的專利申請(qǐng)年度分布圖，如圖1，從圖中反映出，在全球范圍內(nèi)，脈沖光纖激光器專利申請(qǐng)量總體呈上升趨勢(shì)。國(guó)外該方面的專利申請(qǐng)起始于20世紀(jì)80年代，但出于水平較低狀態(tài)，直至1993年后緩慢上升，在2003以后國(guó)外的申請(qǐng)量進(jìn)入了平穩(wěn)期。而在中國(guó)國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)由于相關(guān)研究起步較晚，2000年以前幾乎沒(méi)有專利申請(qǐng)，但2003年以后國(guó)內(nèi)申請(qǐng)數(shù)量迅速增長(zhǎng)，成為該階段全球?qū)＠暾?qǐng)總量大幅上升的主要原因，并在2013達(dá)到申請(qǐng)量的最大值，后續(xù)繼續(xù)處于穩(wěn)定發(fā)展?fàn)顟B(tài)，中國(guó)成了脈沖光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域的第一申請(qǐng)量大國(guó)。

1.2 技術(shù)原創(chuàng)國(guó)與技術(shù)目標(biāo)國(guó)分析

圖2是技術(shù)原創(chuàng)國(guó)或地區(qū)的構(gòu)成比例，可以看出，申請(qǐng)來(lái)源排名前五位的分別是中國(guó)、美國(guó)、日本、歐洲和韓國(guó)，共占據(jù)了專利申請(qǐng)量的95%，這反映出了這些國(guó)家在脈沖光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力，其中中國(guó)的專利申請(qǐng)數(shù)量最多，占據(jù)了58%的份額，這表明國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和公司在對(duì)該項(xiàng)技術(shù)具有巨大的研究和申請(qǐng)熱情，大量的企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)都投入了較多的研發(fā)資源。

圖1申請(qǐng)量年度分布

圖2技術(shù)原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)構(gòu)成比例

圖3技術(shù)目標(biāo)國(guó)/地區(qū)構(gòu)成比例

圖3是技術(shù)目標(biāo)國(guó)或地區(qū)的構(gòu)成比例，申請(qǐng)目標(biāo)國(guó)排名前五位的分別是中國(guó)、美國(guó)、歐洲、日本和韓國(guó)，通常來(lái)說(shuō)，這與各國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模情況是相匹配的。美國(guó)和中國(guó)在目標(biāo)市場(chǎng)中所占的比例較高，一方面是因?yàn)槠湓瓌?chuàng)技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)，本土申請(qǐng)量較大；另一方面，美國(guó)和中國(guó)也是世界其他各國(guó)高度關(guān)注的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，各國(guó)企業(yè)很重視這兩個(gè)國(guó)家的市場(chǎng)，積極地尋求專利技術(shù)保護(hù)，以占據(jù)更大的市場(chǎng)份額。

1.3 主要申請(qǐng)人分析

圖4給出了全球范圍內(nèi)脈沖光纖激光器技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)量排名靠前的申請(qǐng)人，這些申請(qǐng)人的申請(qǐng)總量占據(jù)了全球申請(qǐng)量的44%，其余56%的申請(qǐng)來(lái)自其他企業(yè)、個(gè)人或研究機(jī)構(gòu)。從圖4可以看出北京工業(yè)大學(xué)的申請(qǐng)量最大，其一直致力于脈沖光纖激光器相關(guān)技術(shù)的科研攻關(guān)，其他榜上有名的國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)還有中科院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所、天津大學(xué)、電子科技大學(xué)、深圳大學(xué)、天津理工大學(xué)和中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所等，可見高校和科研院所對(duì)該領(lǐng)域具有較高的研究熱情；榜上有名的國(guó)內(nèi)公司有上海朗研光電科技有限公司、廣東漢唐量子光電科技有限公司和深圳市鐳神智能系統(tǒng)有限公司，這些公司從事相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)，因而注重相關(guān)技術(shù)的專利技術(shù)保護(hù)；國(guó)外的重要申請(qǐng)人有IMRA美國(guó)公司、韓國(guó)電子通信研究院、日本藤倉(cāng)股份有限公司、韓國(guó)高等科技研究所、CALMAR OPTCOM美國(guó)公司以及日本電信電話株式會(huì)社，這些國(guó)外公司具備較領(lǐng)先的研發(fā)實(shí)力，企業(yè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)也較強(qiáng)。

圖4申請(qǐng)人排名

1.4 國(guó)內(nèi)地域分布

圖5是脈沖光纖激光器領(lǐng)域?qū)＠麌?guó)內(nèi)申請(qǐng)人的地域構(gòu)成分布圖，可以看出，北京、深圳、廣東、上海和天津是申請(qǐng)量排名前5位的地區(qū)，這五個(gè)地區(qū)的申請(qǐng)量占據(jù)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量的一半以上，其中北京既擁有較多科技企業(yè)，也擁有諸多高校和科研機(jī)構(gòu)，故具有較強(qiáng)的創(chuàng)新研發(fā)能力，深圳、廣東和上海具有較多的科技企業(yè)，而天津則是高校和科研機(jī)構(gòu)聚集。另外高校和科研機(jī)構(gòu)較多的西安、江蘇和四川等地區(qū)也具有一定數(shù)量的專利申請(qǐng)。

圖5國(guó)內(nèi)地域分布

2 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)脈沖光纖激光器的專利技術(shù)進(jìn)行了檢索和分析，根據(jù)檢索結(jié)果主要分析了該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量、技術(shù)原創(chuàng)國(guó)與技術(shù)目標(biāo)國(guó)、主要申請(qǐng)人以及國(guó)內(nèi)地域分布情況。分析表明國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和公司在對(duì)該項(xiàng)技術(shù)具有巨大的研究和申請(qǐng)熱情，美國(guó)和中國(guó)是世界其他各國(guó)高度關(guān)注的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，各國(guó)企業(yè)很重視這兩個(gè)國(guó)家的市場(chǎng)，積極地尋求專利技術(shù)保護(hù)，以占據(jù)更大的市場(chǎng)份額，國(guó)內(nèi)企業(yè)需對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行合理的專利布局以尋求更好發(fā)展。