激光技术领域专利申请态势分析

激光技术是《国家中长期科学与技术发展规划纲要》（2006-2020）中提出的八大前沿技术之一，激光器被广泛应用于工业、军事、通信、医学、计量、科研等诸多领域。基于各方面的应用需求，人们在激光技术领域不断地探索，研发出提高激光性能的多种类型的激光技术。本文通过中国专利文摘数据库（CNABS），对2018年9月20日之前提出申请的激光领域（主分类号为H01S利用受激发射的器件）的中国专利文献量（在本文中指已公开的专利文献数量）作统计，分析了激光领域的专利技术分布概况和该领域主要申请人的专利布局策略，希望为我国激光技术产业的发展和知识产权保护提供一些启示和参考。

激光领域专利申请趋势

通过检索和数据统计，截至 2018年9月20日，激光领域（主分类号为H01S利用受激发射的器件）的中国专利文献数量已经达到1.8946万件。其中分入H01S3/00激光器，利用受激发射对红外光、可见光或紫外线进行产生、放大、调制、解调或变频的器件和H01S5/00半导体激光器的专利文献1.8566万件。

在这些数据基础上，对激光领域的专利文献作出整体梳理和分析，如图1所示，1985年提交的专利申请只有44件，从1985年到2001年的10余年间，激光领域的专利文献数量增长缓慢；从2001年开始，激光领域的专利文献数量总体呈直线增长态势，到了2015年达到为2103件，是1985年的47.8倍；2016年有所回落，为1939件；2017年又增长到2246件。

国内申请人的专利申请分布情况

国内申请人专利文献量的前两名是中国科学院半导体研究所和中国科学院上海光学精密机械研究所。中国科学院上海光学精密机械研究所从1985年最早开始提交激光领域的专利申请，其专利文献量从1998年开始快速增长，到2006年当年的专利文献量达到59件。截至2018年9月20日，中国科学院半导体研究所和中国科学院上海光学精密机械研究所在激光领域提交的专利申请数量累计分别达到581件和542件。两家研究机构的每年申请的专利文献数量如图2所示。

而这两家科研机构的侧重点各有所长，上海光学精密机械研究所研究方向偏重于固体激光器和超短、超快脉冲激光器（主分类号在H01S3），占其在激光领域提交的专利申请数量的90%。而中科院半导体研究所则主要是半导体激光器研究方向（主分类号在H01S5），占其在激光领域提交的专利申请数量的77.6%。

专利文献数量排名紧随其后的是几所高校，北京工业大学、清华大学和华中科技大学，主分类也主要是H01S3。可见，在激光领域中，国内专利文献数量排名靠前的主要是高校和研究所，这些科研机构具有相对较好的研发基础和条件，除了中科院半导体研究所侧重于半导体激光器方向之外，国内主流研究方向是相对大型的激光器装置，如固体激光器、光纤激光器、高能脉冲技术、超快脉冲技术等，科研成果转换成商用产品进入市场的比较少。在这些研究方向上与国外申请人差距不大，但是日本公司在半导体激光器研究方向上还是占有优势，而中国科学院半导体所从1996年开始提交专利申请，虽然起步较晚，但是在专利申请数量上增长速度很快，专利申请质量也在逐步提高，涉及半导体激光器的封装结构，器件结构以及材料工艺等诸多方面。

另外，激光领域的国内申请人有三家上市公司，大族激光，金运激光，锐科激光。其中最早上市的是大族激光，成立于1996年12月18日，最早于2001年在激光领域提交专利申请。大族激光成立8年之后在深交所中小板上市，与IPG光子公司合作开发高功率光纤激光器的应用，与北京航空航天大学联合共建激光技术与自动化应用联合实验室，在激光3D打印、激光加工等多个领域展开合作，是业内公司产学研结合比较好的一个典型。大族激光的产品是激光加工设备，其激光领域的申请主要集中在光纤激光器、固体激光器（主分类号为H01S3）。这类激光器广泛应用在激光加工设备中，以追求高功率，高光束质量为目标，专利文献量为204件。更多的专利申请是涉及激光加工设备的配套装置，主分类号分入B23K数量为984件。

金运激光股份有限公司于2005年03月11日在中国光谷武汉成立，是创业板上市企业，主要产品是中小功率激光加工设备，产品引用涉及打标、服装家纺、金属精密加工等多种应用领域，激光器产品也主要是固体激光器，其激光领域的专利申请是10件，而主分类号分入B23K的专利申请则为64件。可见公司的研发重点方向是激光加工设备，偏重于激光器应用，与大族激光的专利申请分布相似。

锐科光纤激光器技术有限责任公司成立于2007年4月6日，也成立于武汉，于2008年6月创业板上市。其主要产品是光纤激光器及其光键器件，最早于2008年开始在激光领域提交专利申请。截至2018年9月20日，其在激光领域申请的专利文献量达到57件，专利申请重点是光纤激光器技术（主分类号为H01S3/067），作为第三代激光技术的代表，具有小型化、集约化的优势，由于谐振腔内无光学镜片，具有免维护、免调节、高稳定性的优点，是激光技术的未来重点发展方向，应用前景广阔。

国外申请人在华申请的分布情况

国外申请人的在华申请主要以公司为主，其中排名在前的是日本公司，因此对前两位的日本公司的专利申请做了初步的统计，如图3所示。

三菱电机株式会社和松下电器产业株式会社分别于1993年和1994年最早开始在中国提交激光领域的专利申请，三菱电机从一开始的每年1件逐年增长，直至2009年开始略有下降。三菱电机于2006年提交的专利申请达到29件。截至2018年9月20日，两家公司在激光领域的专利申请文献量达到200件左右。

两家公司的专利更多地偏重于半导体激光器领域（主分类号为H01S5），这也反映了日本公司在半导体制造这种基础行业的优势地位。松下电器产业株式会社在半导体激光器领域的专利文献量为154件，占其在激光领域申请总量的比例为82%；三菱电机株式会社在半导体激光器领域的专利申请文献数量为170件，占比为72.6%。作为居于领先地位的日本激光技术企业，从2000年前就开始关注中国市场，积极在中国展开专利布局，其提交的专利申请数量经历了从1999年至2006年的快速增长阶段，然后开始逐渐减缓，三菱电机株式会社每年提交申请专利的数量近年来基本维持在一个稳定水平，而松下电器则随着近些年来产品逐步退出中国市场，每年提交的专利申请数量锐减。

综上所述，在固体激光器、光纤激光器以及超短、超快激光脉冲等领域，国内的研发水平与国外申请人相对差距较小；在半导体激光器领域，国内企业相对于国外企业还有较大的差距。目前半导体激光器芯片大部分依赖于进口产品，专利文献量较大的国内申请人中科院半导体研究所，专利申请起步也晚于日本公司。国内企业的专利申请更多涉及半导体激光器的封装环节，很少涉及半导体激光器芯片的结构设计、生长工艺等关键技术。笔者认为，随着半导体泵浦固体激光器的应用需求的增大，国内申请人也意识到了半导体激光器关键技术的重要性，部分科研机构和公司也在半导体激光器领域取得了一定的成果，但是仍需要在芯片结构设计及生长工艺等关键技术方向上进一步加强研发投入，加大专利申请力度，尤其对核心技术要做好专利布局。