脈沖光纖激光器的專利技術綜述

薛正燕

0 引言

固體激光器廣泛地應用于激光加工技術、激光醫療技術、激光全息技術、激光檢測與計量技術等領域，其研制一直備受高校、公司及各科研機構的關注[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，使得其增益譜比傳統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，避免了傳統固體激光器所需的復雜熱管理系統。此外，光纖的波導傳輸特點還使光纖激光器具有光束質量好、轉換效率高等一系列優勢，正因為如此，光纖激光器是當今和未來激光技術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光激光器和脈沖光激光器。通常情況下連續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勢。脈沖光纖激光器目前的產生方式主要有調Q技術和鎖模技術，根據調Q和鎖模具體實現方式的不同，調Q可分為主動調Q和被動調Q，鎖模可分為主動鎖模、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、高重復速率、能實現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進行研究，在專利數據庫CNABS和DWPI以及非專利數據庫CNKI中進行檢索。經過檢索及篩選，最終確定的涉及脈沖光纖激光器技術的全球專利申請共計562項，其來自全球25個國家或地區的總計三百多位申請人，總體發展趨勢呈現增長態勢。

1.1 專利申請量分析

通過對申請日相關字段進行統計，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，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80年代，但出于水平較低狀態，直至1993年后緩慢上升，在2003以后國外的申請量進入了平穩期。而在中國國內的專利申請由于相關研究起步較晚，2000年以前幾乎沒有專利申請，但2003年以后國內申請數量迅速增長，成為該階段全球專利申請總量大幅上升的主要原因，并在2013達到申請量的最大值，后續繼續處于穩定發展狀態，中國成了脈沖光纖激光器技術領域的第一申請量大國。

1.2 技術原創國與技術目標國分析

圖2是技術原創國或地區的構成比例，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領域的技術實力，其中中國的專利申請數量最多，占據了58%的份額，這表明國內科研機構和公司在對該項技術具有巨大的研究和申請熱情，大量的企業和科研機構都投入了較多的研發資源。

圖1申請量年度分布

圖2技術原創國/地區構成比例

圖3技術目標國/地區構成比例

圖3是技術目標國或地區的構成比例，申請目標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，這與各國的市場規模情況是相匹配的。美國和中國在目標市場中所占的比例較高，一方面是因為其原創技術實力較強，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注的競爭市場，各國企業很重視這兩個國家的市場，積極地尋求專利技術保護，以占據更大的市場份額。

1.3 主要申請人分析

圖4給出了全球范圍內脈沖光纖激光器技術相關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了全球申請量的44%，其余56%的申請來自其他企業、個人或研究機構。從圖4可以看出北京工業大學的申請量最大，其一直致力于脈沖光纖激光器相關技術的科研攻關，其他榜上有名的國內科研機構還有中科院西安光學精密機械研究所、天津大學、電子科技大學、深圳大學、天津理工大學和中科院上海光學精密機械研究所等，可見高校和科研院所對該領域具有較高的研究熱情；榜上有名的國內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有限公司，這些公司從事相關產品的生產，因而注重相關技術的專利技術保護；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先的研發實力，企業的知識產權保護意識也較強。

圖4申請人排名

1.4 國內地域分布

圖5是脈沖光纖激光器領域專利國內申請人的地域構成分布圖，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，這五個地區的申請量占據國內申請量的一半以上，其中北京既擁有較多科技企業，也擁有諸多高校和科研機構，故具有較強的創新研發能力，深圳、廣東和上海具有較多的科技企業，而天津則是高校和科研機構聚集。另外高校和科研機構較多的西安、江蘇和四川等地區也具有一定數量的專利申請。

圖5國內地域分布

2 結語

本文對脈沖光纖激光器的專利技術進行了檢索和分析，根據檢索結果主要分析了該領域的專利申請量、技術原創國與技術目標國、主要申請人以及國內地域分布情況。分析表明國內科研機構和公司在對該項技術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注的競爭市場，各國企業很重視這兩個國家的市場，積極地尋求專利技術保護，以占據更大的市場份額，國內企業需對其產品進行合理的專利布局以尋求更好發展。