基于 Innography平臺的高功率半導體激光器專利分析

郝 屹 王戴尊戴 磊

（吉林省科學技術信息研究所，吉林 長春130033）

基于 Innography平臺的高功率半導體激光器專利分析

郝 屹 王戴尊*戴 磊

（吉林省科學技術信息研究所，吉林 長春130033）

〔摘 要〕本文利用Innography專利檢索與分析平臺 ，對高功率半導體激光器專利進行檢索 ，并對檢索結果進行核心專利分析、可視化分析及引證分析等 ，得出了全球高功率半導體激光器專利技術的發展研究概況，供該領域研究人員借鑒和參考。

〔關鍵詞〕Innography；專利檢索 ；專利分析 ；專利情報 ；高功率半導體激光器

高功率半導體激光器以其廣闊的應用前景和巨大的潛在市場而成為各國競相追逐的熱點。目前高功率半導體激光器所面臨的主要問題是激光器的低性能，即激光器的輸出光功率和轉換效率偏低，可靠性和穩定性、一致性差等問題，這在很大程度上限制了其實際應用。高功率半導體激光器的性能除跟外延材料有關以外 ，還跟激光器的散熱、封裝有關。要獲得高穩定性、高可靠性、高功率半導體激光器就必須設計制作高質量激光陣列條和高效散熱結構 ，同時為了便于廣泛應用，封裝結構必須簡單、高效、低成本。然而我國的高功率半導體激光器 （大于200W）的研制一直無法達到國際先進公司 （Jenoptik、Nlight、SDL等）的技術水平。本文以促進高功率半導體激光器國產化水平為出發點，分析了高功率半導體激光器的專利發展態勢。

1　Innography專利檢索與分析平臺概述

Innography是Dialog公司旗下最新的專利檢索與分析平臺，可檢索和獲取包含90多個國家和地區的同族專利、法律狀態和專利全文；收錄了超過8 000多萬件全球專利數據；同時還包括了鄧白氏商業數據、美國專利訴訟數據和美國商標數據［1］。Innography實現了專利檢索和商業智能分析工具高度整合 ，其簡單明了地為用戶展現了技術全景圖和對其中專利強度的自動標引 ，使技術領域的競爭情報更加可視化的呈現在用戶的面前 ，在專利信息的利用過程中發揮了重要的作用。Innography專利檢索與分析平臺的功能主要包括：全球首創專利強度 （Patent Strength）指標能快速分離出高價值專利；同時對專利氣泡圖、熱力圖、專利

2　高功率半導體激光器專利分析

本文以高功率半導體激光器為研究對象，在Innography專利平臺進行檢索與分析研究。從Innography［2］數據庫檢索到高功率半導體激光器極其相關專利2 379件，由438個組織機構、2 969個發明人完成，涉及到了75個IPC小組 ，專利申請在33個國家和組織內實施，檢索時間為2015年1月17日 ，檢索式為：（＠title（″semiconductor laser′～4 OR″laser diode″～4 or″diode laser″～4 OR″semiconductor diode″OR″junction laser″））and （＠ title （high power）or（high bright*）or（high efficiency）or waveguide OR passivation OR packaging OR bonding OR″beam shap*″OR″beam combination″OR″beam transform″）。

2.1基于專利強度的核心專利分析

專利強度是Innography獨創的專利評價新指標［3］，是Innography的核心功能之一，其來自于加州大學伯克利分校及喬治梅森大學的最新研究成果。其作用是幫助用戶快速有效地尋找核心專利。

圖1　專利強度分析圖

圖1顯示了大功率半導體激光器專利強度各個指標所占的比重，Industries（工業值）最大 ，表明大功率半導體激光器市場發展前景很大 ，而Life（專利年齡）、Cites（后引）、和Litigation（訴訟）值相對較小 ，則說明該領域的大部分專利比較新，法律糾紛較少，整個領域的處于新技術研發狀態，發展前景很大。

2.2專利信息可視化分析

2.2.1競爭對手分析

圖2顯示了該領域主要競爭對手情況 ，展示了行業中排在前20位的機構專利申請與收入情況，其中的橫坐標包括專利的數量、專利所跨的技術分類和專利引證；縱坐標為公司年收入、在全球的分支機構以及專利訴訟數量，通過以百分比的統計計算為基礎，進行了主要競爭對手勢力分析。可以看出，美國、日本和韓國是高功率半導體激光器主要的專利申請國家 ，排在前三位的機構分別是美國的諾斯羅普、日本的日亞化學和韓國的三星集團，其中美國諾斯羅普是全球最大的軍工集團之一 ，該公司的激光器由7個15千瓦的激光模組組成，達到105千瓦，為戰術激光武器的發展提供了新的方向［4］，但其年收入與韓國三星相差較大 ，主要是其產品多半涉及軍事，有一定的保密性質 ，而三星的產品遍布全球各地。值得一提的是我國的西安炬光科技有限公司排在第4位，申請專利54件。該企業專門從事高功率半導體激光器研發與應用 ，并且已經擁有一定的市場，對國內外其他企業產生了一定的威脅，具有一定的競爭優勢。

為了更加清晰地顯示圖2的數據 ，通過Innography提取表1，作為圖2的補充參考，清晰明了的顯示了申請機構的年收入情況。

圖2　主要競爭對手實力分析

表1　排在前20位主要公司的專利申請情況

2.2.2優先權年分析

圖3　主要國家優先申請專利情況

圖3顯示了優選權年的情況，可知大功率半導體激光器按照年度主要國家優先申請專利情況，可以看出，美國、日本和中國是專利申請最多的國家，1995年 ，美國專利授權量為14件 ，1999年達到最大授權量35件，此后除了2002年和2006有明顯增加外，其余均呈現出下降的趨勢。美國專利的申請量與授權量的走勢相似 ，2002年達到最高峰，申請量為32件。同樣，日本專利的申請量總體走勢也是呈現出下降的趨勢，2000年，年申請量為最大值21件 ，2007年之后 ，逐年遞減。

相反，中國專利的申請量卻是呈現遞增的趨勢，1995年申請量為2件，之后呈現出交替遞增的趨勢，尤其是在2009年 ，突飛猛進地增長，申請量比2008增加了10件，2013年申請量達到高峰，為40件專利。雖然，我國對高功率半導體激光器的研發與應用起步較晚 ，但是近些年卻取得了很大進展，并逐步趕超發達國家，尤其是在高功率半導體激光器封裝、耦合和光束整形等方面。

表2　主要國家優先申請專利情況件

2.2.3主要專利發明人分析

圖4　主要發明人專利申請情況

圖4顯示了該行業專利的主要發明人 ，2 377件專利中，共有2 968位發明人 ，其中35.5%的專利集中在前5位發明人手中。從排名前20位的發明人來看，主要集中在中國和德國，中國有7位發明人占總數的39.1%，主要來自山西飛虹微納米光電科技和中科院長春光機與物理研究所，專利涉及的技術均為高功率半導體激光器耦合方面；德國有5位發明人占總數的23.9%。

2.2.4全球專利發明人分析

從圖5和表4中可以看出，區域越大申請的專利數量越多。美國的發明人申請專利數量最多，609件，可見該技術的研發主要集中在美國 ；其次為日本和中國排在第二和第三位，分別申請專利476件和473件，中國與日本不相上下。

表3　主要發明人專利申請情況列表

圖5　全球發明人分布情況

表4　全球發明人分布情況

2.2.5專利在全球研發分布

圖6　專利在全球研發分布情況

本文檢索到的2377項專利，主要分布在全球20個國家或地區中，圖6和表5顯示了在該國(地區)申請專利的數量。可以看出，各國家(地區)在中國申請的專利數量與中國發明人 （表4）申請的專利數量相比，明顯增多。這說明，各個國家或地區都加強了在華專利的保護 ，對我國的技術發展形成了嚴重的壁壘。德國則比較注重專利在全球的保護，德國發明人 （表4）共申請專利 213件，而德國專利的申請量（表5）則為90件，這表明德國至少是有123件專利在其他國家申請的 ，形成了較好的技術保護。

2.2.6關鍵技術分析

以高功率半導體激光器在專利引證、專利權、專利數量、專利分類號、專利訴訟等因素百分比的統計計算為基礎進行專利強度分析，通過專利強度的文本聚類分析，可以判斷其關鍵技術主要分布在激光二極管 （Laser Diode）、高功率 （High Power）、有源區 （Active Layer）、光波導 （Optical Waveguide）、光纖 （Optical Fiber）、激光芯片（Laser Chip）以及光束整形 （Beam Combination）等28個類別。具體詳見圖7和表6。

表5　專利在全球研發分布情況

表6　高功率半導體激光器主要技術聚類列表

圖7　高功率半導體激光器主要技術聚類

2.3專利引證分析

專利引證分析可以通過專利的引用和被引用情況，推測一個行業的發展趨勢。Innography引證圖是將引用專利和被引專利按優先權時間和IPC分布進行分析，呈現引證過程中的技術應用分布［5］。在專利強度為90～100的專利中 ，選取專利號為US7288086 B1的專利，該專利是有關效率高側面泵浦半導體激光器系統的專利。如圖8所示，橫坐標代表年份 ，縱坐標代表專利的技術分類，圖中的豎線為該專利的申請時間 ，為2008年左右，豎線左側的區域為該專利申請時所引用的專利，豎線右側區域為該專利被引用的情況 ，可以看出 ，該專利不是基礎專利。

3　結 論

本文通過Innography專利檢索和分析平臺，利用各種可視化的圖表，對高功率半導體激光器專利進行分析，結果顯示：

圖8　專利引證分析　

3.1發達國家為主要申請國家

美國、日本和韓國為高功率半導體激光器主要申請國家，尤其是美國的諾斯羅普、日本的日亞化學和韓國的三星集團這三家機構，在高功率半導體激光器的研究中占據領先地位 ，其產品的市場化帶動了整個半導體激光器產業的發展。

3.2我國起步較晚，但發展較快

雖然我國的高功率半導體激光器的起步較晚，但是發展較快 ，尤其是近幾年，專利申請量出現較大增幅，排名前5位的省份主要集中在北京、陜西、上海、吉林及江蘇 ，其中北京專利申請量最高達89件，陜西、上海、吉林緊隨其后，其他省份申請量相差甚遠。申請機構主要為西安炬光和中科院長春光機與物理研究所，而主要技術則涉及有源區、光波導以及半導體激光器的芯片和光束整形方面 ，這些也是提高半導體激光器功率的主要方法。

3.3主要技術以提高功率為主

通過對高功率半導體激光器專利的技術聚類分析，可以歸納出高功率半導體激光器主要從光束、光纖、耦合等方面進行功率的增大，尤其是我國的西安炬光和山西飛虹微納米光電科技這兩家機構 ，近些年在高功率半導體激光器的研發方面有所突破。

3.4專利申請數量目前呈上升趨勢

為了滿足21世紀信息傳輸寬帶化、信息處理高速化、信息存儲大容量以及軍用裝備小型、高精度化等需要，半導體激光器的發展趨勢主要在高速寬帶LD、大功率LD、短波長LD、量子線和量子點激光器、中紅外LD等方面。所以在1999-2014年期間，在這些方面取得了一系列重大的成果 ，專利申請數量增加很多。

參考文獻

［1］楊志濱 ，王棟 ，程瑾 ，等 .基于Innography數據庫的抗抑郁藥專利挖掘與分析 ［J］.中華醫學圖書情報雜志 ，2015，（3）：18 -22.

［2］Innography［EB/OL］.http：∥innography.corn/index.aspx，2015-01-17.

［3］法雷 ，張延花，楊婧.Innography專利檢索與分析平臺的運用［J］.產業與科技論壇 ，2014，（14）：43-45.

［4］姚立華 .半導體激光軟釬焊技術研究［D］.南京 ：南京航空航天大學 ，2006，（3）.

［5］王旭 ，劉姝 ，李曉東 .快速挖掘核心專利——Innography分析數據庫的功能分析 ［J］.現代情報 ，2013，（9）：106-110.

［6］戰玉華 ，潘樂影 ，程愛平 .利用Innography進行專利情報分析——以OLED為例［J］.圖書情報工作 ，2013，（9）：104-109.

（本文責任編輯：孫國雷）

?企業情報工作?

?企業情報工作?

Research on High Power Semiconductor Laser Based on Innography Patent Retrieval and Analysis Platform

Hao Yi Wang Daizun*Dai Lei
（Institute of Scientific and Technical Information of Jilin，Changchun 130033，China）

〔Abstract〕Based on Innography patent retrieval and analysis platform，the paper retrieved high power semiconductor laser patents，and proceeded core patent analysis，visualized analysis and citation analysis on obtained results，which enabled to acquire the development and research situation of global high power semiconductor laser.The paper aimed to provide references to counterparts.

〔Key words〕Innography；patent retrieval；patent analysis；patent intelligence；high power semiconductor laser

通訊作者：王戴尊 （1986-），女 ，研究實習員 ，碩士 ，研究方向：情報研究，發表論文數篇。book=129,ebook=131聚類分析等圖的創新，能讓科研人員快速有效地了解技術差距和發展方向；另外，Innography還可以進行專利無效檢索與侵權檢索以及獨創的訴訟專利檢索與分析。

作者簡介 ：郝 屹（1960-），男 ，研究員 ，研究方向 ：科技政策、大數據及專利分析 ，發表論文數篇。

基金項目：國家知識產權局專利戰略推進工程項目 “半導體激光器領域專利導航研究”（項目編號 ：PS2015-008）研究成果。

收稿日期：2015-07-13

〔中圖分類號〕G255.53

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1008-0821（2015）10-0128-06

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2015.10.024