通信用光器件專(zhuān)利助推行業(yè)快速發(fā)展

2011年，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利分析普及推廣項(xiàng)目“通信用光器件”課題研究組對(duì)4種有源光器件(光源、光放大器、光電探測(cè)器和光調(diào)制器)和8種無(wú)源光器件(光纖活動(dòng)連接器，光開(kāi)關(guān)、光衰減器、光環(huán)形器、光濾波器、光耦合器、光波分復(fù)用器、光隔離器)進(jìn)行了專(zhuān)利分析，最終形成了《通信用光器件行業(yè)專(zhuān)利分析》報(bào)告。該報(bào)告采用的專(zhuān)利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)主要來(lái)自國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利檢索與服務(wù)系統(tǒng)(S系統(tǒng))及中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)(CPRS)。 Se!)n;?7Sw  
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      全球來(lái)看，日美專(zhuān)利優(yōu)勢(shì)明顯，但申請(qǐng)總體處于低位　 |7^^*UzSK:  
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      通信用光器件技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了高速發(fā)展期和高，潮期，出現(xiàn)了明顯的拐點(diǎn)，目前處于下行趨勢(shì)，近5年來(lái)下降趨勢(shì)減緩。在該領(lǐng)域，日本的專(zhuān)利申請(qǐng)量占全球總申請(qǐng)量的一半，美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)量占全球總申請(qǐng)量的14，中國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)量占全球總申請(qǐng)量的6%，排名第三。 d3]hyTqbtm  
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　　經(jīng)檢索，1975年至2010年，全球范圍內(nèi)與通信用光器件密切相關(guān)的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)總計(jì)6.6504萬(wàn)項(xiàng)，中國(guó)相關(guān)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)總計(jì)5938件。這些專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)源地共涉及37個(gè)國(guó)家或地區(qū)，涉及的專(zhuān)利申請(qǐng)人總計(jì)7000余名，其中日本申請(qǐng)人占據(jù)了申請(qǐng)總量排名前5的位置，他們分別是日本電信電話、日本電氣、富士通、住友和日立。 D0;tcm.$  
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　　從整體趨勢(shì)來(lái)看，通信用光器件的發(fā)展起步于20世紀(jì)80年代初，經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，到上世紀(jì)90年代末期進(jìn)入快速發(fā)展期。1999年到2000年申請(qǐng)人數(shù)量增加了1000多名，2000年到2001年又有近千名申請(qǐng)人進(jìn)入光器件研發(fā)領(lǐng)域。隨著2001年互聯(lián)網(wǎng)泡沫的破滅，通信用光器件技術(shù)的發(fā)展受到嚴(yán)重影響，申請(qǐng)量急劇下降，到2006年左右，才止住急速下降的趨勢(shì)。目前雖然仍處于下行狀態(tài)，但是趨勢(shì)減緩。參見(jiàn)圖1。 Y1dVM]l  
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      從專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量來(lái)看，排名前10位的申請(qǐng)人掌握了全球34%的專(zhuān)利申請(qǐng)，排名在前11至20位的申請(qǐng)人掌握了全球11%左右的專(zhuān)利申請(qǐng)，排名前21至30位的申請(qǐng)人掌握了全球7%左右的專(zhuān)利申請(qǐng)，相比較而言，排名前10位的申請(qǐng)人實(shí)力雄厚，競(jìng)爭(zhēng)比較激烈。而排名前30位的申請(qǐng)人已經(jīng)掌握了52%的專(zhuān)利申請(qǐng)。這說(shuō)明通信用光器件專(zhuān)利申請(qǐng)有集中的傾向。 #'hLb  
      從各光器件的申請(qǐng)量來(lái)看，排名前5位的是光源、光纖活動(dòng)連接器、光探測(cè)器、光放大器和光開(kāi)關(guān)。在有源器件中，光源相關(guān)的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)總量最多，占到有源器件申請(qǐng)總量的45%;在無(wú)源器件中，光纖活動(dòng)連接器相關(guān)的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)量占到無(wú)源器件申請(qǐng)總量的36%，表明這兩種器件的研發(fā)投入較多。 c {I"R8  
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　　　數(shù)據(jù)表明，日本是最大的專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)源地，其專(zhuān)利申請(qǐng)量占到全球總申請(qǐng)量的一半，其中日本本國(guó)申請(qǐng)人的申請(qǐng)量占到86%，進(jìn)入日本的外國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)只占14%。而從專(zhuān)利輸出情況來(lái)看，日本對(duì)外輸出的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。日本申請(qǐng)人在美國(guó)已經(jīng)提交了7546件專(zhuān)利申請(qǐng)，在歐洲也提交了3177件專(zhuān)利申請(qǐng)，說(shuō)明美國(guó)和歐洲是日本申請(qǐng)人的主要市場(chǎng)，專(zhuān)利技術(shù)輸出傾向明顯。 )uLr?$qe  
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　　美國(guó)是第二大專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)源地，其專(zhuān)利申請(qǐng)量占全球總申請(qǐng)量的14，其在通信用光器件方面的技術(shù)研發(fā)相對(duì)較晚，但是發(fā)展異常迅速。而美國(guó)申請(qǐng)人向日本和中國(guó)提交的專(zhuān)利申請(qǐng)基本相當(dāng)，說(shuō)明日本和中國(guó)市場(chǎng)對(duì)于美國(guó)申請(qǐng)人同樣重要。 =raA?Bp3;(  
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　　來(lái)自中國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)量排名第三，占全球總申請(qǐng)量的6%，其技術(shù)發(fā)展從1999年開(kāi)始起步，之后發(fā)展迅速，雖然2004年至2006年發(fā)展趨勢(shì)漸緩，但是2007年之后上升趨勢(shì)明顯。中國(guó)申請(qǐng)人向其他國(guó)家提交專(zhuān)利申請(qǐng)的數(shù)量較少，其中向美國(guó)提交專(zhuān)利申請(qǐng)的比例稍高，目前還處于技術(shù)輸入階段。 \nqo%5XL  
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國(guó)內(nèi)通信用光器件行業(yè)近年來(lái)呈整體上升趨勢(shì)，國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利申請(qǐng)主要集中在日本和美國(guó)，國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)主要集中在北京、湖北和華南沿海地區(qū)，初步形成優(yōu)勢(shì)區(qū)域。 RH~3M0'0  
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　　 經(jīng)檢索，1985年至2010年之間與通信用光器件密切相關(guān)的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)共計(jì)7911件(其中發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)5938件)，已授權(quán)的專(zhuān)利申請(qǐng)有4838件(其中發(fā)明專(zhuān)利2865件)，有效專(zhuān)利申請(qǐng)3409件(其中發(fā)明專(zhuān)利2150件)，國(guó)外在華申請(qǐng)3335件，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)4576件。圖2 ZB5?!.ND  
       國(guó)內(nèi)通信用光器件行業(yè)近年來(lái)呈整體上升趨勢(shì)，國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利申請(qǐng)主要集中在日本和美國(guó)，國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)主要集中在北京、湖北和華南沿海地區(qū)，初步形成優(yōu)勢(shì)區(qū)域。 (P==VZQg  
　　經(jīng)檢索，1985年至2010年之間與通信用光器件密切相關(guān)的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)共計(jì)7911件(其中發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)5938件)，已授權(quán)的專(zhuān)利申請(qǐng)有4838件(其中發(fā)明專(zhuān)利2865件)，有效專(zhuān)利申請(qǐng)3409件(其中發(fā)明專(zhuān)利2150件)，國(guó)外在華申請(qǐng)3335件，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)4576件。圖2  l>v{  
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      從圖中可以看出，1995年之前是起步期，1996年至2000年進(jìn)入發(fā)展期，專(zhuān)利申請(qǐng)量開(kāi)始逐年增加，2001年至2003年進(jìn)入快速發(fā)展期，上升趨勢(shì)明顯，2004年至2006年處于平穩(wěn)發(fā)展期，2007年之后又進(jìn)入新一輪的增長(zhǎng)期，整體申請(qǐng)量上升趨勢(shì)明顯。其中，國(guó)外申請(qǐng)人進(jìn)入中國(guó)的時(shí)間較早，申請(qǐng)量逐年上升，直至互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂，2004年之后申請(qǐng)量有所下降，但是近幾年正逐漸恢復(fù)增長(zhǎng);中國(guó)申請(qǐng)人在通信用光器件方面的專(zhuān)利申請(qǐng)起步較晚，但是發(fā)展迅速，并且目前仍以較快速度發(fā)展。 !6w{(Rc(C  
　　國(guó)外技術(shù)強(qiáng)國(guó)始終重視在中國(guó)的技術(shù)投入，國(guó)內(nèi)各省市在通信用光器件領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)分布不均，目前初步形成優(yōu)勢(shì)區(qū)域。在中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中，國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)占57%，其中以來(lái)自日本和美國(guó)的申請(qǐng)最多，分別占來(lái)華申請(qǐng)總量的41%和32%。國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)從總量來(lái)看，百件以上的有12個(gè)省市，廣東省以900件位列第一。從發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)量來(lái)看，北京申請(qǐng)量最多，占其申請(qǐng)總量的84%。從各省市的技術(shù)分布來(lái)看，廣東在各種光器件方面均有一定的申請(qǐng)量，上海在光源、光放大器和光開(kāi)關(guān)方面的技術(shù)比較集中，而北京在光源方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，江蘇、浙江和河南則在光纖連接器方面技術(shù)集中。其中北京和上海的申請(qǐng)人以科研院所為主，從事通信用光器件技術(shù)的基礎(chǔ)研發(fā)工作;廣東、江蘇、浙江和湖北的申請(qǐng)人以企業(yè)為主，逐步形成了一定的區(qū)域優(yōu)勢(shì)。
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      未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將對(duì)光器件的性能提出更高要求。光纖放大器是光放大器的主流，平面波導(dǎo)光放大器目前還處于研究階段。光波導(dǎo)型光開(kāi)關(guān)的申請(qǐng)量最高，在MEMS(微機(jī)械)光開(kāi)關(guān)方面的研發(fā)較為活躍。 y7<&vIEC  
　　隨著通信需求迅猛攀升，未來(lái)光通信網(wǎng)絡(luò)需要具有更廣的帶寬、更高的速率、更大的分路比和更長(zhǎng)的距離。在巨大市場(chǎng)的激勵(lì)下，許多新技術(shù)和新器件應(yīng)運(yùn)而生，例如基于InP(磷化銦)技術(shù)的單片DWDM(密集波分復(fù)用)光子集成收發(fā)器件、高增益摻鉺光放大器、超密集波分復(fù)用器、PLC(平面光波回路)光分路器、光正交頻分復(fù)用調(diào)制器等。光器件正朝著小型化、集成化和低成本方向發(fā)展。 Pj7gGf6v  
　　從專(zhuān)利數(shù)據(jù)上看，有源器件相關(guān)的全球發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)總計(jì)3.4265萬(wàn)項(xiàng)，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)總計(jì)3386件;無(wú)源器件相關(guān)的全球發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)總計(jì)3.2278萬(wàn)項(xiàng)，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)2605件。有源器件中光源的申請(qǐng)量最大，占有源器件總申請(qǐng)量的46%。其次是光放大器和光電探測(cè)器。而無(wú)源器件的8個(gè)技術(shù)分支中，光纖活動(dòng)連接器的申請(qǐng)量最大，占無(wú)源器件總申請(qǐng)量的38%，其次是光開(kāi)關(guān)和光濾波器。 0p fnV%  
　　具體來(lái)看，國(guó)內(nèi)在光源和光開(kāi)光方面的申請(qǐng)量和國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)相比，差距不大。而在光濾波器、波分復(fù)用器、光纖耦合器和光環(huán)形器方面的申請(qǐng)量已經(jīng)略高于國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)量。說(shuō)明中國(guó)在這些器件方面的研發(fā)投入較多，并積累了一定的技術(shù)儲(chǔ)備。而在光放大器和光纖活動(dòng)連接器方面的申請(qǐng)量與國(guó)外來(lái)華相比，差距較大，還有待進(jìn)一步提高技術(shù)創(chuàng)新能力。 eFTX6XB:i  
　　光放大器用于光纖通信線路中，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大，為實(shí)現(xiàn)全光通信奠定一定的技術(shù)基礎(chǔ)。在光纖放大器中，摻鉺光纖放大器是最常用的一種，目前技術(shù)改進(jìn)主要集中在增益平坦、增益鎖定、寬帶化、降低噪聲、提高增益和器件小型化。拉曼光纖放大器的研究熱點(diǎn)則集中在大泵浦的功率技術(shù)、降低噪聲技術(shù)和增益均衡控制技術(shù)。從全球數(shù)據(jù)來(lái)看，光纖放大器申請(qǐng)量占據(jù)光放大器全部申請(qǐng)量的近一半，而半導(dǎo)體光放大器的申請(qǐng)量不足總量的20%，平面波導(dǎo)光放大器目前還處于研究階段，申請(qǐng)量相對(duì)較少。從中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)情況來(lái)看，光纖放大器方面的申請(qǐng)六成來(lái)自外國(guó)申請(qǐng)人，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)不足四成，還存在一定的差距;半導(dǎo)體光放大器和平面波導(dǎo)光放大器方面的研發(fā)尚不活躍。     WP-jtZ?!"  
      光開(kāi)關(guān)是較為重要的光無(wú)源器件，是光交換和光互聯(lián)中最基本的器件。各種類(lèi)型的光開(kāi)關(guān)相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)的數(shù)據(jù)匯總表見(jiàn)表3。數(shù)據(jù)表明，光波導(dǎo)型光開(kāi)關(guān)的申請(qǐng)量最高，MEMS光開(kāi)關(guān)的申請(qǐng)量明顯較少。而中國(guó)在MEMS光開(kāi)關(guān)方面的研究與傳統(tǒng)光開(kāi)關(guān)相比，申請(qǐng)量相當(dāng)，說(shuō)明中國(guó)在MEMS光開(kāi)關(guān)方面的研發(fā)較為活躍。從中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)據(jù)可以看出，中國(guó)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在光波導(dǎo)型光開(kāi)關(guān)方面的申請(qǐng)量略高于國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)量，而在光纖和光器件光開(kāi)關(guān)和MEMS光開(kāi)關(guān)方面與國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)量差距不大。MEMS光開(kāi)關(guān)技術(shù)以微鏡反射型為主，三維矩陣式MEMS光開(kāi)關(guān)是研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。WSS(波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān))技術(shù)目前處于研究活躍狀態(tài)，美國(guó)和日本申請(qǐng)人的專(zhuān)利技術(shù)實(shí)力相當(dāng)，中國(guó)在這方面的研究較少。 &B!%fd.'  
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      目前，我國(guó)通信用光器件企業(yè)整體技術(shù)水平較低，在一定程度上制約了行業(yè)的發(fā)展，今后需進(jìn)一步發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。