脈沖光纖激光器的專利技術(shù)綜述

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)、激光檢測與計量技術(shù)等領(lǐng)域，其研制一直備受高校、公司及各科研機構(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，正因為如此，光纖激光器是當(dāng)今和未來激光技術(shù)的一個重要研究方向[3-4]。

在光纖激光器中，按其運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。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和鎖模具體實現(xiàn)方式的不同，調(diào)Q可分為主動調(diào)Q和被動調(diào)Q，鎖?？煞譃橹鲃渔i模、被動鎖模、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，對于脈沖光纖激光器的研究熱點主要在于高平均功率、高峰值功率、短脈沖、高能量、多波長、高重復(fù)速率、能實現(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

本文主要針對光纖激光器的脈沖輸出技術(shù)進行研究，在專利數(shù)據(jù)庫CNABS和DWPI以及非專利數(shù)據(jù)庫CNKI中進行檢索。經(jīng)過檢索及篩選，最終確定的涉及脈沖光纖激光器技術(shù)的全球?qū)＠暾埞灿?62項，其來自全球25個國家或地區(qū)的總計三百多位申請人，總體發(fā)展趨勢呈現(xiàn)增長態(tài)勢。

1.1 專利申請量分析

通過對申請日相關(guān)字段進行統(tǒng)計，得到了全球、中國和外國脈沖光纖激光器的專利申請年度分布圖，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量總體呈上升趨勢。國外該方面的專利申請起始于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以后國外的申請量進入了平穩(wěn)期。而在中國國內(nèi)的專利申請由于相關(guān)研究起步較晚，2000年以前幾乎沒有專利申請，但2003年以后國內(nèi)申請數(shù)量迅速增長，成為該階段全球?qū)＠暾埧偭看蠓仙闹饕?，并?013達到申請量的最大值，后續(xù)繼續(xù)處于穩(wěn)定發(fā)展?fàn)顟B(tài)，中國成了脈沖光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域的第一申請量大國。

1.2 技術(shù)原創(chuàng)國與技術(shù)目標(biāo)國分析

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

圖1申請量年度分布

圖2技術(shù)原創(chuàng)國/地區(qū)構(gòu)成比例

圖3技術(shù)目標(biāo)國/地區(qū)構(gòu)成比例

圖3是技術(shù)目標(biāo)國或地區(qū)的構(gòu)成比例，申請目標(biāo)國排名前五位的分別是中國、美國、歐洲、日本和韓國，通常來說，這與各國的市場規(guī)模情況是相匹配的。美國和中國在目標(biāo)市場中所占的比例較高，一方面是因為其原創(chuàng)技術(shù)實力較強，本土申請量較大；另一方面，美國和中國也是世界其他各國高度關(guān)注的競爭市場，各國企業(yè)很重視這兩個國家的市場，積極地尋求專利技術(shù)保護，以占據(jù)更大的市場份額。

1.3 主要申請人分析

圖4給出了全球范圍內(nèi)脈沖光纖激光器技術(shù)相關(guān)專利申請量排名靠前的申請人，這些申請人的申請總量占據(jù)了全球申請量的44%，其余56%的申請來自其他企業(yè)、個人或研究機構(gòu)。從圖4可以看出北京工業(yè)大學(xué)的申請量最大，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)，其他榜上有名的國內(nèi)科研機構(gòu)還有中科院西安光學(xué)精密機械研究所、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)精密機械研究所等，可見高校和科研院所對該領(lǐng)域具有較高的研究熱情；榜上有名的國內(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；國外的重要申請人有IMRA美國公司、韓國電子通信研究院、日本藤倉股份有限公司、韓國高等科技研究所、CALMAR OPTCOM美國公司以及日本電信電話株式會社，這些國外公司具備較領(lǐng)先的研發(fā)實力，企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)保護意識也較強。

圖4申請人排名

1.4 國內(nèi)地域分布

圖5是脈沖光纖激光器領(lǐng)域?qū)＠麌鴥?nèi)申請人的地域構(gòu)成分布圖，可以看出，北京、深圳、廣東、上海和天津是申請量排名前5位的地區(qū)，這五個地區(qū)的申請量占據(jù)國內(nèi)申請量的一半以上，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構(gòu)，故具有較強的創(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構(gòu)聚集。另外高校和科研機構(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。

圖5國內(nèi)地域分布

2 結(jié)語

本文對脈沖光纖激光器的專利技術(shù)進行了檢索和分析，根據(jù)檢索結(jié)果主要分析了該領(lǐng)域的專利申請量、技術(shù)原創(chuàng)國與技術(shù)目標(biāo)國、主要申請人以及國內(nèi)地域分布情況。分析表明國內(nèi)科研機構(gòu)和公司在對該項技術(shù)具有巨大的研究和申請熱情，美國和中國是世界其他各國高度關(guān)注的競爭市場，各國企業(yè)很重視這兩個國家的市場，積極地尋求專利技術(shù)保護，以占據(jù)更大的市場份額，國內(nèi)企業(yè)需對其產(chǎn)品進行合理的專利布局以尋求更好發(fā)展。