截至2021年12月31日，以七國兩組織(七國兩組織通常是指中國、日本、美國、英國、法國、德國、瑞士、歐洲專利局、國際知識產(chǎn)權(quán)組織)的專利庫為數(shù)據(jù)源已公布的分布式反饋激光器共申請9 832 件發(fā)明專利，合并同族后為5 526 項。

  如圖1所示，分布式反饋技術(shù)出現(xiàn)較早，DFB激光器專利最早在1975年開始出現(xiàn)，但在1981年前申請較零散。隨后DFB技術(shù)受到重視，被應(yīng)用于激光器中，帶動專利申請數(shù)量快速上漲，雖然從2003年專利申請量出現(xiàn)回落，但總申請趨勢仍然是增長性的，說明研發(fā)活動依舊很活躍。由于專利具有18 個月的公開期，導致2020—2021年可檢索到的專利申請數(shù)量并不代表真實申請情況。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激光器專利申請量較以往仍會繼續(xù)增加。

圖1 DFB激光器近20年全球?qū)＠甓壬暾堏厔?單位：項)

  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%的專利處于有效狀態(tài)，即已被授予專利權(quán)，有效專利占全部專利申請總量的比例較少。還有13%的專利處于審查狀態(tài)，這些專利申請能否獲得專利權(quán)尚不明確。據(jù)中國信息通信研究院知識產(chǎn)權(quán)與創(chuàng)新發(fā)展中心統(tǒng)計，在這些失效的專利中，超過50%屬于專利申請被撤回導致的失效，25%屬于未繳納專利年費等原因造成的失效，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

  從DFB全球?qū)＠赜蚍植伎梢钥闯?見圖3)，日本、中國、美國是重點布局國家，分別布局了30%、27%、19%的發(fā)明專利。對專利數(shù)據(jù)分析可知，日本、中國、美國3個國家的專利發(fā)展趨勢并不相同，其中日本是DFB激光器專利布局的最大目標國家，主要在于日本光電子芯片企業(yè)數(shù)量眾多、技術(shù)創(chuàng)新實力強大、注重本土市場發(fā)展。中國是DFB激光器專利布局的第二大目標國家，一方面在于中國本土企業(yè)/機構(gòu)積極布局，另一方面在于中國市場潛力巨大、吸引了來自全球各方力量的關(guān)注。美國是繼中國后的第三大DFB激光器重要市場，這與美國技術(shù)研發(fā)活動密集、消費市場活躍是息息相關(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)來源國分布可知(見圖4)，專利技術(shù)來源國一定程度上反映了各個國家在DFB激光器的整體技術(shù)研發(fā)實力和技術(shù)創(chuàng)新能力。通過專利數(shù)據(jù)分析可知，日本、美國、中國是DFB激光器主要的專利技術(shù)來源國家，說明上述3個國家是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激光器專利技術(shù)來源國，33%專利技術(shù)由日本申請人提出。美國作為世界上科技最發(fā)達的國家之一，擁有多家芯片、器件、設(shè)備企業(yè)巨頭，這些公司共計申請了全球29%的DFB激光器發(fā)明專利。中國作為全球第三大DFB激光器專利技術(shù)來源國家，不同類型的企業(yè)、科研機構(gòu)、高校積極貢獻了1 716 件發(fā)明專利，占全球?qū)＠倲?shù)的23%。

圖4 DFB激光器全球?qū)＠夹g(shù)來源國分布

  在全球DFB激光器專利技術(shù)分布中(見圖5)，全球DFB激光器專利的技術(shù)研發(fā)熱點主要聚焦在激光模塊、發(fā)生器、檢測器、干涉儀、量子級聯(lián)、化合物、復用器等方面。其中，23.5%集中在國際專利分類(International Patent Classification，IPC)分類號H01S5/00，即半導體激光器或其部件的方法或設(shè)備。23.2%集中在IPC分類號H01S5/12，即具有周期性結(jié)構(gòu)的諧振腔。6.5%集中在IPC分類號H01S5/042，即電激勵結(jié)構(gòu)。4.6%集中在IPC分類號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激光器專利技術(shù)分布(單位：項)

  2 DFB激光器中國專利布局

  如圖6所示，截至2021年12月，DFB激光器中國專利申請達到2 129 件，合并同族共計1 917 項，呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢。與國際申請趨勢不同的是，DFB激光器中國專利出現(xiàn)較晚，1995年開始出現(xiàn)首次申請。但隨后專利數(shù)量增速明顯，專利占比越來越高，可見中國市場受到專利申請人的重視，且國內(nèi)的科研機構(gòu)和相關(guān)企業(yè)整體上處于技術(shù)快速追趕階段，創(chuàng)新活動活躍，也使得DFB激光器專利申請數(shù)量相對較多。

圖6 DFB激光器近20年全球/中國專利年度申請趨勢(單位：項)

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

  中國本土申請人是在華DFB激光器專利的主要專利技術(shù)來源國家，美國企業(yè)在華僅布局了8%的中國DFB激光器專利，日本企業(yè)在華布局了4%的專利，國外專利權(quán)人均未開展太多DFB激光器國際專利布局。

  在DFB激光器中國專利技術(shù)分布中(見圖7)，中國DFB激光器發(fā)明專利中24.3%集中在IPC分類號 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，即具有脊狀或條狀結(jié)構(gòu)的。7.7%分別集中在H01S5/343，即用AⅢBⅤ族化合物的材料。對專利數(shù)據(jù)進行分析可知，中國DFB激光器專利的技術(shù)熱點主要分布在探測器、光模塊、波分復用、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激光器中國專利技術(shù)分布(單位：項)

  3 DFB激光器重要專利分析

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

  DFB激光器專利中還存在被披露為標準專利的情況，如2004年5月18日申請，目前由Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV機構(gòu)持有的US20040258125A及同族專利US49695604、US49593704、JP2003550326、CA2468762、AU2002363828、EP1449285A2被披露為ETSI中5G、LTE、WCDMA標準專利，版本號為TS 123 271v15.1.0、TS 23.271(15.1.0)、TS 23.271(6.4.0)。該專利方案主要保護了一種用于通過多段半導體激光器在0.5 GHz至太赫茲的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生光學微波的器件，其微波源實現(xiàn)了純無源外腔無法達到的反饋強度。同時，專利權(quán)人在美國、日本、德國等主要國家也布局了該件標準專利同族，充分顯示專利權(quán)人對這件專利方案的重視程度，建議我國相關(guān)機構(gòu)密切關(guān)注該件標準專利是否已加入專利池組織開展專利許可收費，盡早評估市場風險并提前規(guī)避。

  4 結(jié)束語

  經(jīng)過多年努力，我國部分高校、研究機構(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)儲備與產(chǎn)業(yè)積累。隨著5G建設(shè)的分階段持續(xù)推進和5G承載光模塊產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，通過統(tǒng)籌整合我國DFB激光器產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)中知識產(chǎn)權(quán)資源、積極轉(zhuǎn)化高校與科研院所的高質(zhì)量DFB激光器專利到企業(yè)落地使用、鼓勵我國DFB激光器科研院所與企業(yè)深度參與國際標準化工作，將會全面構(gòu)建我國DFB激光器產(chǎn)業(yè)良性生態(tài)，提升我國DFB激光器產(chǎn)業(yè)在國際市場中綜合實力。