非線性光學晶體及其制備方法專利技術綜述

游 巧

(國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇 蘇州 215000)

自問世以來，激光技術推動了整個光電子技術的發展，也在諸多領域具有廣泛的應用前景[1-3]。直接利用激光晶體所能獲得的激光波長有限，擴大激光輸出波長范圍的最重要的方法是使用非線性光學晶體。非線性光學晶體是能夠使光波在傳播時產生倍頻、混頻、光參量振蕩等非線性光學效應的晶體。利用非線性光學晶體可將有限的激光波長轉換成新波段的激光，填補各類激光器件發射激光波長的空白光區，擴大激光器的應用領域。因此，作為能夠有效的拓寬激光的波長范圍的非線性光學晶體受到廣大研究者的關注。

本文對國內外非線性光學晶體及其制備方法的專利申請進行了綜述和分析，通過對國內外專利申請量、主要申請人、主要制備方法以及國內主要申請人的分析，旨在尋找該領域的發展趨勢和方向，為該領域的研究發展提供有益指導。

1 非線性光學晶體專利申請情況

1.1 國內外非線性光學晶體專利申請趨勢對比

圖1是非線性光學晶體領域逐年的專利申請趨勢圖，插入的餅圖是國內外總申請量的對比圖。

由圖1可知，國內申請占比73%，國外申請占比27%。國外的起步較早，在1985年以前，申請量較少，之后申請量逐步增加，在1990年前后，達到最高值，之后申請量又逐漸減少。而國內的申請自1985年起發展緩慢，申請量較少，從2000年起呈向上增長趨勢；到2010年起發展迅猛，到2019年達到年度最高申請量。國外在非線性光學晶體領域的發展較早，在20世紀90年代就已進入成熟階段；國內剛開始研究和學習國外的成熟技術，逐步開拓和發展國內的研究方向，最終趕超國外申請量，占領專利申請量的主要部分，自2010年至今，申請量持續居高不下，進入成熟發展階段。

1.2 非線性光學晶體領域國內外主要申請人

圖2是非線性光學晶體領域國內外主要申請人的分布圖。

由圖2可知，申請量最高的是中國科學院福建物質結構研究所，其次是中國科學院新疆理化技術研究所，排在第三名的是中國科學院理化技術研究所。國外的主要申請人是東芝、東麗株式會社、日本電氣株式會社、日立等，而國內的主要申請人集中在高校研究所，企業和公司的申請量較少，說明國內非線性光學晶體的研究尚處于科研研發階段。國外的主要申請人集中在企業，且大部分是日本的企業，說明國外的非線性光學晶體技術已實現產業化發展。

圖2 非線性光學晶體領域國內外主要申請人分布圖

2 非線性光學晶體的生長方法

為了得到非線性光學晶體，研究非線性光學晶體的制備方法是得到非線性光學晶體的前提。針對非線性光學晶體的制備方法，本文綜述中利用不同專利的有關方法的分類號進行了統計分析。圖3是國內外有關非線性光學晶體生長方法的分類號統計圖。

圖3 國內外非線性光學晶體生長方法的分類號統計圖

國內主要采用的生長方法是C30B7/00(常溫液態溶劑法)，其次是C30B9/00(熔融態溶劑或熔體法)，再次是C30B11/00(正常凝固法或溫度梯度凝固法)。這三種生長方法在國外申請量中同樣處于較多的地位，也是國外較為常用的生長方法，但國外制備非線性光學晶體最常用的方法是C30B15/00(提拉法)，國內申請中提拉法的申請量同樣不低。由此可見，常溫溶劑法、熔體法、溫度梯度凝固法和提拉法是國內外生長非線性光學晶體中常用的生長方法，均屬于生長方法中占比較大的。另外，國內申請中，C30B1/00(直接自固體的生長方法)的申請量有87件，而國外申請中僅有11件，說明該領域的生長方法的主要技術掌握在國內申請人手中；C30B19/00(液相外延法)的國內申請量僅1件，而國外申請量達到22件，可見，國外申請人對于液相外延生長非線性光學晶體技術較國內成熟。

3 非線性光學晶體領域國內主要申請人分析

對于國內的主要申請人，中國科學院福建物質結構研究所的申請量為184件，授權案件為107件，授權率為58.15%；中國科學院新疆理化技術研究所的申請量為122件，授權案件為84件，授權率為68.85%；中國科學院理化技術研究所的申請量為78件，授權案件為61件，授權率為78.21%。中國科學院理化技術研究所的申請量雖然位居第三，但其授權率卻最高；中國科學院福建物質結構研究所的申請量雖然位居第一，但其授權率卻最低。

中國科學院福建物質結構研究所早在1985年就申請了非線性光學晶體領域的專利，其后持續致力于非線性光學晶體生長方法、新晶體結構的研究。主要研究方向在硼酸鹽和含硫、硒和碲的化合物，同時研究方向極為廣泛，各種類型的非線性光學晶體均有涉獵。

中國科學院新疆理化技術研究所均是潘世烈課題組的專利申請，該課題組從2008年起開始申請非線性光學晶體領域的專利，致力于研究新的非線性光學晶體的結構和組成。圖4是新疆理化所的逐年的專利申請趨勢圖。自2008年起，申請量呈逐年增加趨勢，2017年達到申請量的最高值，近兩年申請量有所降低。新疆理化所主要研究各種硼酸鹽非線性光學晶體，其次是含硫、硒和碲的非線性光學晶體。新疆理化所的研究方向較福建物構所而言相對集中。

圖4 新疆理化所逐年的專利申請趨勢圖

中國科學院理化技術研究所主要是陳創天、吳以成課題組研究的非線性光學晶體。自2001年開始申請非線性光學晶體領域的專利，申請量較前兩個申請人少，但授權率最高，即專利質量最優。同樣致力于硼酸鹽和含硫、硒和碲的非線性光學晶體的研究。此外，還研究有機化合物的非線性光學晶體，理化所的研究方向較為集中。

4 總結

本文對非線性光學晶體領域中，國內外專利申請量的逐年發展趨勢、國內外專利申請量的占比、主要申請人、主要制備方法及國內主要申請人進行了統計和分析，發現：國外申請雖早于國內，但國內申請從2000年起逐步上升并超過國外。國內的申請人主要集中在高校研究所，而國外的申請人主要集中在企業。國外的非線性光學晶體已投入工業應用，而國內仍處于研發階段。針對國內主要的三個申請人進行了申請量、授權率、研究方向的分析和比較。尋找國內外技術發展和國內研究方向的差異，為該領域的研究和發展提供有益幫助。