中國(guó)信通院王瀟等：分布式反饋激光器全球?qū)＠治?/h1>

  截至2021年12月31日，以七國(guó)兩組織(七國(guó)兩組織通常是指中國(guó)、日本、美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、瑞士、歐洲專(zhuān)利局、國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織)的專(zhuān)利庫(kù)為數(shù)據(jù)源已公布的分布式反饋激光器共申請(qǐng)9 832 件發(fā)明專(zhuān)利，合并同族后為5 526 項(xiàng)。

  如圖1所示，分布式反饋技術(shù)出現(xiàn)較早，DFB激光器專(zhuān)利最早在1975年開(kāi)始出現(xiàn)，但在1981年前申請(qǐng)較零散。隨后DFB技術(shù)受到重視，被應(yīng)用于激光器中，帶動(dòng)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量快速上漲，雖然從2003年專(zhuān)利申請(qǐng)量出現(xiàn)回落，但總申請(qǐng)趨勢(shì)仍然是增長(zhǎng)性的，說(shuō)明研發(fā)活動(dòng)依舊很活躍。由于專(zhuān)利具有18 個(gè)月的公開(kāi)期，導(dǎo)致2020—2021年可檢索到的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量并不代表真實(shí)申請(qǐng)情況。但隨著激光器技術(shù)的快速發(fā)展與5G技術(shù)的推廣普及，DFB激光器專(zhuān)利申請(qǐng)量較以往仍會(huì)繼續(xù)增加。

圖1 DFB激光器近20年全球?qū)＠甓壬暾?qǐng)趨勢(shì)(單位：項(xiàng))

  如圖2所示，由于DFB技術(shù)出現(xiàn)較早，因此全球有3 371 件DFB激光器專(zhuān)利已失效，占全球?qū)＠偭康?2%，失效比例較大。截至2021年年底，全球仍有23%的專(zhuān)利處于有效狀態(tài)，即已被授予專(zhuān)利權(quán)，有效專(zhuān)利占全部專(zhuān)利申請(qǐng)總量的比例較少。還有13%的專(zhuān)利處于審查狀態(tài)，這些專(zhuān)利申請(qǐng)能否獲得專(zhuān)利權(quán)尚不明確。據(jù)中國(guó)信息通信研究院知識(shí)產(chǎn)權(quán)與創(chuàng)新發(fā)展中心統(tǒng)計(jì)，在這些失效的專(zhuān)利中，超過(guò)50%屬于專(zhuān)利申請(qǐng)被撤回導(dǎo)致的失效，25%屬于未繳納專(zhuān)利年費(fèi)等原因造成的失效，15%屬于駁回造成的失效，10%屬于期限屆滿造成的失效。

圖2 DFB激光器全球?qū)＠蔂顟B(tài)統(tǒng)計(jì)

  從DFB全球?qū)＠赜蚍植伎梢钥闯?見(jiàn)圖3)，日本、中國(guó)、美國(guó)是重點(diǎn)布局國(guó)家，分別布局了30%、27%、19%的發(fā)明專(zhuān)利。對(duì)專(zhuān)利數(shù)據(jù)分析可知，日本、中國(guó)、美國(guó)3個(gè)國(guó)家的專(zhuān)利發(fā)展趨勢(shì)并不相同，其中日本是DFB激光器專(zhuān)利布局的最大目標(biāo)國(guó)家，主要在于日本光電子芯片企業(yè)數(shù)量眾多、技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力強(qiáng)大、注重本土市場(chǎng)發(fā)展。中國(guó)是DFB激光器專(zhuān)利布局的第二大目標(biāo)國(guó)家，一方面在于中國(guó)本土企業(yè)/機(jī)構(gòu)積極布局，另一方面在于中國(guó)市場(chǎng)潛力巨大、吸引了來(lái)自全球各方力量的關(guān)注。美國(guó)是繼中國(guó)后的第三大DFB激光器重要市場(chǎng)，這與美國(guó)技術(shù)研發(fā)活動(dòng)密集、消費(fèi)市場(chǎng)活躍是息息相關(guān)的。

圖3 DFB激光器全球?qū)＠赜蚍植?

  從DFB激光器全球?qū)＠夹g(shù)來(lái)源國(guó)分布可知(見(jiàn)圖4)，專(zhuān)利技術(shù)來(lái)源國(guó)一定程度上反映了各個(gè)國(guó)家在DFB激光器的整體技術(shù)研發(fā)實(shí)力和技術(shù)創(chuàng)新能力。通過(guò)專(zhuān)利數(shù)據(jù)分析可知，日本、美國(guó)、中國(guó)是DFB激光器主要的專(zhuān)利技術(shù)來(lái)源國(guó)家，說(shuō)明上述3個(gè)國(guó)家是DFB激光芯片領(lǐng)域創(chuàng)新最為活躍的地域。日本是目前為止最大的DFB激光器專(zhuān)利技術(shù)來(lái)源國(guó)，33%專(zhuān)利技術(shù)由日本申請(qǐng)人提出。美國(guó)作為世界上科技最發(fā)達(dá)的國(guó)家之一，擁有多家芯片、器件、設(shè)備企業(yè)巨頭，這些公司共計(jì)申請(qǐng)了全球29%的DFB激光器發(fā)明專(zhuān)利。中國(guó)作為全球第三大DFB激光器專(zhuān)利技術(shù)來(lái)源國(guó)家，不同類(lèi)型的企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高校積極貢獻(xiàn)了1 716 件發(fā)明專(zhuān)利，占全球?qū)＠倲?shù)的23%。

圖4 DFB激光器全球?qū)＠夹g(shù)來(lái)源國(guó)分布

  在全球DFB激光器專(zhuān)利技術(shù)分布中(見(jiàn)圖5)，全球DFB激光器專(zhuān)利的技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)主要聚焦在激光模塊、發(fā)生器、檢測(cè)器、干涉儀、量子級(jí)聯(lián)、化合物、復(fù)用器等方面。其中，23.5%集中在國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)(International Patent Classification，IPC)分類(lèi)號(hào)H01S5/00，即半導(dǎo)體激光器或其部件的方法或設(shè)備。23.2%集中在IPC分類(lèi)號(hào)H01S5/12，即具有周期性結(jié)構(gòu)的諧振腔。6.5%集中在IPC分類(lèi)號(hào)H01S5/042，即電激勵(lì)結(jié)構(gòu)。4.6%集中在IPC分類(lèi)號(hào)H01S5/06，即控制激光器輸出參數(shù)的裝置，例如控制激活介質(zhì)。

圖5 全球DFB激光器專(zhuān)利技術(shù)分布(單位：項(xiàng))

  2 DFB激光器中國(guó)專(zhuān)利布局

  如圖6所示，截至2021年12月，DFB激光器中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)達(dá)到2 129 件，合并同族共計(jì)1 917 項(xiàng)，呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)。與國(guó)際申請(qǐng)趨勢(shì)不同的是，DFB激光器中國(guó)專(zhuān)利出現(xiàn)較晚，1995年開(kāi)始出現(xiàn)首次申請(qǐng)。但隨后專(zhuān)利數(shù)量增速明顯，專(zhuān)利占比越來(lái)越高，可見(jiàn)中國(guó)市場(chǎng)受到專(zhuān)利申請(qǐng)人的重視，且國(guó)內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)和相關(guān)企業(yè)整體上處于技術(shù)快速追趕階段，創(chuàng)新活動(dòng)活躍，也使得DFB激光器專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量相對(duì)較多。

圖6 DFB激光器近20年全球/中國(guó)專(zhuān)利年度申請(qǐng)趨勢(shì)(單位：項(xiàng))

  在華DFB激光器專(zhuān)利申請(qǐng)有35%處于有效狀態(tài)，有效專(zhuān)利比例較高。審中狀態(tài)的專(zhuān)利僅為30%，這些專(zhuān)利申請(qǐng)能否獲得專(zhuān)利權(quán)尚不明確。而處于失效狀態(tài)的專(zhuān)利有35%，與國(guó)際失效專(zhuān)利占相比，國(guó)內(nèi)專(zhuān)利的布局更加科學(xué)與合理。

  中國(guó)本土申請(qǐng)人是在華DFB激光器專(zhuān)利的主要專(zhuān)利技術(shù)來(lái)源國(guó)家，美國(guó)企業(yè)在華僅布局了8%的中國(guó)DFB激光器專(zhuān)利，日本企業(yè)在華布局了4%的專(zhuān)利，國(guó)外專(zhuān)利權(quán)人均未開(kāi)展太多DFB激光器國(guó)際專(zhuān)利布局。

  在DFB激光器中國(guó)專(zhuān)利技術(shù)分布中(見(jiàn)圖7)，中國(guó)DFB激光器發(fā)明專(zhuān)利中24.3%集中在IPC分類(lèi)號(hào) H01S5/12，即具有周期性結(jié)構(gòu)的諧振腔。16.5%集中在G01N21/39，即利用可調(diào)諧的激光器。9.4%集中在H01S3/067，即纖維激光器。8.1%集中在H01S5/22，即具有脊?fàn)罨驐l狀結(jié)構(gòu)的。7.7%分別集中在H01S5/343，即用AⅢBⅤ族化合物的材料。對(duì)專(zhuān)利數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，中國(guó)DFB激光器專(zhuān)利的技術(shù)熱點(diǎn)主要分布在探測(cè)器、光模塊、波分復(fù)用、發(fā)生器、光源、二極管、隔離器、環(huán)形器、限制層等方面。

圖7 DFB激光器中國(guó)專(zhuān)利技術(shù)分布(單位：項(xiàng))

  3 DFB激光器重要專(zhuān)利分析

  由于分布式反饋技術(shù)發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，存在較多技術(shù)路線，因此全球DFB激光器專(zhuān)利存在被企業(yè)間頻繁引證的情況，如富士通株式會(huì)社在2003年12月30日申請(qǐng)的發(fā)明專(zhuān)利US20040151222A1，該專(zhuān)利方案主要保護(hù)了一種可調(diào)諧雙波導(dǎo)DFB激光器的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了可調(diào)諧光源管理，可以根據(jù)波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)地改變路由目的地。該件專(zhuān)利至今被引用超過(guò)192 次，主要的引用公司為“Soraa Laser Diode,Inc”(2020年被京瓷集團(tuán)收購(gòu))，被引用使用的專(zhuān)利大部分布局在美國(guó)，該公司主要開(kāi)發(fā)、制造和銷(xiāo)售基于激光技術(shù)的高效、高亮度創(chuàng)新產(chǎn)品，這些產(chǎn)品適用于移動(dòng)設(shè)備、特種照明、消費(fèi)類(lèi)和工業(yè)類(lèi)應(yīng)用。被一家公司高頻次地引證，充分說(shuō)明這件專(zhuān)利對(duì)于京瓷集團(tuán)非常重要，才會(huì)以此專(zhuān)利為基礎(chǔ)設(shè)置了完善的專(zhuān)利布局，增加保護(hù)強(qiáng)度。但該專(zhuān)利由于未交專(zhuān)利維護(hù)費(fèi)，其權(quán)利已于2018年4月23日終止?？紤]到該件專(zhuān)利如此高頻次地被引證，以及技術(shù)的重要性，建議我國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)可以深入研究專(zhuān)利方案，確認(rèn)是否具有參考借鑒或改進(jìn)開(kāi)發(fā)的價(jià)值。

  DFB激光器專(zhuān)利中還存在被披露為標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)利的情況，如2004年5月18日申請(qǐng)，目前由Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV機(jī)構(gòu)持有的US20040258125A及同族專(zhuān)利US49695604、US49593704、JP2003550326、CA2468762、AU2002363828、EP1449285A2被披露為ETSI中5G、LTE、WCDMA標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)利，版本號(hào)為T(mén)S 123 271v15.1.0、TS 23.271(15.1.0)、TS 23.271(6.4.0)。該專(zhuān)利方案主要保護(hù)了一種用于通過(guò)多段半導(dǎo)體激光器在0.5 GHz至太赫茲的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生光學(xué)微波的器件，其微波源實(shí)現(xiàn)了純無(wú)源外腔無(wú)法達(dá)到的反饋強(qiáng)度。同時(shí)，專(zhuān)利權(quán)人在美國(guó)、日本、德國(guó)等主要國(guó)家也布局了該件標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)利同族，充分顯示專(zhuān)利權(quán)人對(duì)這件專(zhuān)利方案的重視程度，建議我國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)密切關(guān)注該件標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)利是否已加入專(zhuān)利池組織開(kāi)展專(zhuān)利許可收費(fèi)，盡早評(píng)估市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)并提前規(guī)避。

  4 結(jié)束語(yǔ)

  經(jīng)過(guò)多年努力，我國(guó)部分高校、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)在DFB激光器領(lǐng)域取得了一定的技術(shù)儲(chǔ)備與產(chǎn)業(yè)積累。隨著5G建設(shè)的分階段持續(xù)推進(jìn)和5G承載光模塊產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，通過(guò)統(tǒng)籌整合我國(guó)DFB激光器產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)中知識(shí)產(chǎn)權(quán)資源、積極轉(zhuǎn)化高校與科研院所的高質(zhì)量DFB激光器專(zhuān)利到企業(yè)落地使用、鼓勵(lì)我國(guó)DFB激光器科研院所與企業(yè)深度參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，將會(huì)全面構(gòu)建我國(guó)DFB激光器產(chǎn)業(yè)良性生態(tài)，提升我國(guó)DFB激光器產(chǎn)業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)中綜合實(shí)力。