摘  要：脉冲光纤激光器是激光器领域重要的激光器类型，该领域有较大的专利申请量，文章通过对脉冲光纤激光器领域的专利技术进行检索，并对该领域的专利技术进行技术分解，梳理出该领域的技术演进路线为该领域的专利审查工作提供一定指导，分析表明脉冲光纤激光器技术经历了主被动调Q和锁模的起步阶段、各种调Q和锁模技术细分研究的全面发展阶段以及确定被动锁模技术为重点以及关注混合锁模应用的快速发展阶段，并给出了审查实例。

关键词：激光器;脉冲;专利分析

中图分类号：TN248      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）12-0044-03

Abstract：Pulse fiber laser is an important type of laser in the field of laser，which has a large number of patent applications. This paper searches the patent technology in the field of pulse fiber laser，decomposes the patent technology in the field，combs out the technical evolution route of the field，and provides some guidance for the patent examination in the field. The analysis shows that pulse fiber laser is an important type of laser in the field of laser Fiber laser technology has gone through the initial stage of active and passive Q-switching and mode-locking，the overall development stage of various Q-switching and mode-locking technology subdivision research，and the rapid development stage of focusing on the passive mode-locking technology and focusing on the hybrid mode-locking application. This paper also gives a review example.

Keywords：laser;pulse;patent analysis

0  引  言

固体激光器在激光加工、激光医疗、激光全息、激光检测与计量等技术领域有着广泛应用，其研制一直备受高校、公司及各科研机构的关注[1，2]。光纤激光器是新一代固体激光器，具有增益谱宽、激光波长选择灵活、热管理方便、光束质量好、转换效率高等诸多优势，光纤激光器是当今和未来激光技术的一个重要研究方向[3，4]。光纤激光器又可分为连续光纤激光器和脉冲光纤激光器，在加工效率及精度方面，脉冲光纤激光器比连续光纤激光器具有较为明显的优势，脉冲光纤激光器技术一直是各科研机构的研究热点。专利审查工作需要审查人员对本领域的技术有比较深入的了解，审查才能做到客观、公正。脉冲光纤激光器有较大的专利申请量，审查员对脉冲光纤激光器技术的整体把握有助于提高专利审查效率，本文对脉冲光纤激光器的发展脉络进行梳理分析，以为审查工作提供参考。

1  脉冲光纤激光器的技术分解

光纤激光器的脉冲输出主要通过调Q和锁模实现，这两种技术是研究热点也是本文进行分析的重点。根據调Q和锁模具体实现方式的不同，调Q可分为主动调Q和被动调Q，锁模可分为主动锁模、被动锁模、自锁模、同步泵浦锁模以及混合锁模等，参考非专利文献并在专利数据库CNABS和DWPI中利用分类号和关键词进行检索，通过人工筛选和标引获得专利样本文献，根据脉冲形成机理对脉冲光纤激光器进行如表1所示的技术分解。

2  脉冲激光器技术发展分析

在专利数据库CNABS和DWPI中利用分类号和关键词进行检索，检索时间范围为1984年—2016年的专利申请，通过人工筛选和标引获得专利样本文献共531项，以分析脉冲光纤激光器的技术发展。

2.1  各技术分支专利申请分布及申请趋势

图1给出了根据表1的二级技术分支的专利分布，从图1可以看出包含主动锁模、被锁模、自锁模、同步泵浦锁模以及混合锁模的锁模技术申请量占比大于包含主动调Q和被动调Q的调Q技术申请量，可见脉冲激光器领域的研究更侧重于对锁模技术的研究。其中被动锁模的专利申请占比达到了55%，可见被动锁模是脉冲光纤激光器领域的主流技术，被动锁模技术中采用可饱和吸收体的方案被研究的最多。

图2统计了二级技术分支的专利申请年度分布，检索时间范围为1984年—2016年，被动锁模技术经过20世纪80年代至2010年的缓慢发展后申请量在2011年后迅猛增长，主动调Q和被动调Q的申请量一直稳步增长并保持较高的申请量，主动锁模和同步泵浦锁模较早出现但增长不明显，一直保持着较低的申请量，自锁模只在1993年—1995年出现了相关专利申请，之后几乎没有这方面的申请，说明自锁模的应用遇到了技术瓶颈，混合锁模的申请量在2007年后呈明显的增长态势，说明该项技术越来越受到申请人的关注。

2.2  技术发展进程

通过分类整理和剖析脉冲光纤激光器各个时期的专利文献，可以得到如图3所示的脉冲光纤激光器各个分支的技术演进图，时间范围为1984年—2016年。根据图2的脉冲光纤激光器各个分支专利申请年度分布图和图3的脉冲光纤激光器各个分支的技术演进图，可以将脉冲光纤激光器专利技术的发展进程归纳为三个主要发展阶段。

第一阶段（1984年—1992年）为起步阶段，在这一阶段出现了主动调Q、被动调Q、主动锁模、被动锁模以及混合锁模的基本方案，如EP0150749采用电光波导器件进行主动调Q，US4955025采用饱和吸收体进行被动调Q，US5008887利用电光调制器实现了主动锁模，US5577057基于非线性光纤环形镜实现被动锁模，而US4922496提出了采用电光锁模与声光调Q相结合的混合锁模方法。

第二阶段（1993年—2009年）为全面发展阶段，在该阶段申请人对脉冲光纤激光器进行了更为全面的研究，在对主动调Q、被动调Q、主动锁模、被动锁模以及混合锁模继续进行研发的同时，又相继出现了自锁模和同步泵浦锁模的专利申请，例如US5689519利用增益光纤双折射效应实现了自锁模，US2005163426采用脉冲激光源作为泵浦源实现了同步泵浦锁模。通过扩展实现脉冲输出的方法使得获得脉冲光纤激光器的输出途径更为广泛，且在这一阶段主动调Q和被动锁模的申请相对较多，该两分支的技术得到申请人更多的关注。对于主动调Q，从采用传统的分离的声光、电光调制器等逐渐发展为直接采用光纤器件进行调Q以达到降低损耗、提高输出效率等目的，比如JPH1022560对光纤光栅反射镜施加应力调Q;对于被动锁模，申请人分别继续研究了可饱和吸收体、非线性偏振旋转锁模，并将新型材料用于被动锁模光纤激光器，使得结构上更简单、功能上更强大，可以在一个激光器中实现多种类型的脉冲输出。

第三阶段（2010年—2016年）为快速发展阶段，在该阶段随着社会需求不断增加，越来越多的国家、地区和组织投入到脉冲激光器的研究，技术变得更加成熟，其中被动锁模的专利申请量的增长最为明显。申请人的研究方向更为明确，将被动锁模作为了重点研究对象，对其进行了大量的改进研究，比如CN201898277利用非线性偏振旋转锁模并进行了色散管理等改进以获得质量较高的脉冲输出，CN102130412利用多组分掺杂石英光纤用于产生饱和吸收效应以获得高重复率输出的脉冲激光。另外，在这一阶段申请人对混合锁模的关注度显著增加，因其可以获得特定性能的脉冲输出，CN203218697采用半导体可饱和吸收镜结合环形非线性反射镜的混合锁模方案以获得低重复率的脉冲输出，而CN105932526却利用真实可饱和吸收体结合非线性偏振旋转进行混合锁模以获得高重复率的脉冲输出，为获得各种应用所需的特定脉冲输出，混合锁模应是今后研究的又一热点。

3  审查案例实践

根据以上提供的脉冲激光器技术发展分析，在审查过程中可以准确把握该领域专利申请的创新高度，快速获取证据从而保证案件走向准确，以下给出审查实例说明。

案例申请号：2014102636986

发明名称：可调节式可饱和吸收器件、制备方法及在时域输出模式可调的光纤脉冲激光器上的应用

技术方案：本申请提供一种可调节式可饱和吸收器件，多种低维碳纳米材料沉积或转移到透明或者具有反射率0.1%～99.9%的光学衬底上，将该光学衬底设置在可移动或可旋转装置中形成所述吸收器件，并将该可调节式可饱和吸收器件应用于光纤脉冲激光器中输出脉冲激光。

可见本申请是一种基于可饱和吸收体的脉冲光纤激光器，根據上文的技术演进路线分析可以看出基于可饱和吸收体的脉冲光纤激光器在1993年—2009年间就已出现并成为一项成熟的技术，可以通过检索获得相关现有技术文件，在专利审查S系统中采用光纤激光器的分类号H01S3/067[5]，结合技术手段关键词“（（饱和 s 吸收） s 碳） s （调 or 移动 or 滑动 or 旋转 or 转动）”，即可获得影响本申请创造性的现有技术文件CN103247935A。

4  结  论

本文对脉冲光纤激光器的专利技术进行了检索和分析，根据检索结果分析了各技术分支专利申请分布及申请趋势，梳理了脉冲光纤激光器的技术演进路线，为该领域专利审查工作以及行业发展提供了一定参考。分析表明被动锁模是脉冲光纤激光器领域的主流技术，各科研机构在这方面大有可为。

参考文献：

[1] 李修乾，洪延姬.高能固体激光器现状及发展趋势 [J].装备指挥技术学院学报，2004（1）：101-105.

[2] 韩雪冰，吴学彦，戴磊.基于专利分析的我国固体激光器领域现状与发展对策研究 [J].现代情报，2014，34（1）：132-136.

[3] 李文彩，龙虎，冯素娟，等.单纵模调Q脉冲光纤激光器研究进展 [J].量子电子学报，2014，31（4）：403-411.

[4] 王一礴，李进延.高功率掺镱光纤的现状及发展趋势 [J].中国激光，2017，44（2）：130-139.

[5] 世界知识产权组织.国际专利分类表 [M].北京：知识产权出版社，2006.

作者简介：薛正燕（1986.10—），女，汉族，四川内江人，专利审查员，博士，研究方向：激光技术、红外测温。