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通信用光器件專利助推行業(yè)快速發(fā)展 全球來看，日美專利優(yōu)勢明顯，但申請總體處于低位 通信用光器件技術的發(fā)展經歷了高速發(fā)展期和高，潮期，出現了明顯的拐點，目前處于下行趨勢，近5年來下降趨勢減緩。在該領域，日本的專利申請量占全球總申請量的一半，美國專利申請量占全球總申請量的14，中國的專利申請量占全球總申請量的6%，排名第三。 經檢索，1975年至2010年，全球范圍內與通信用光器件密切相關的發(fā)明專利申請總計6.6504萬項，中國相關發(fā)明專利申請總計5938件。這些專利申請來源地共涉及37個國家或地區(qū)，涉及的專利申請人總計7000余名，其中日本申請人占據了申請總量排名前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。 從整體趨勢來看，通信用光器件的發(fā)展起步于20世紀80年代初，經過20年的發(fā)展，到上世紀90年代末期進入快速發(fā)展期。1999年到2000年申請人數量增加了1000多名，2000年到2001年又有近千名申請人進入光器件研發(fā)領域。隨著2001年互聯(lián)網泡沫的破滅，通信用光器件技術的發(fā)展受到嚴重影響，申請量急劇下降，到2006年左右，才止住急速下降的趨勢。目前雖然仍處于下行狀態(tài)，但是趨勢減緩。參見圖1。 從專利申請數量來看，排名前10位的申請人掌握了全球34%的專利申請，排名在前11至20位的申請人掌握了全球11%左右的專利申請，排名前21至30位的申請人掌握了全球7%左右的專利申請，相比較而言，排名前10位的申請人實力雄厚，競爭比較激烈。而排名前30位的申請人已經掌握了52%的專利申請。這說明通信用光器件專利申請有集中的傾向。 從各光器件的申請量來看，排名前5位的是光源、光纖活動連接器、光探測器、光放大器和光開關。在有源器件中，光源相關的發(fā)明專利申請總量最多，占到有源器件申請總量的45%;在無源器件中，光纖活動連接器相關的發(fā)明專利申請量占到無源器件申請總量的36%，表明這兩種器件的研發(fā)投入較多。 數據表明，日本是最大的專利申請來源地，其專利申請量占到全球總申請量的一半，其中日本本國申請人的申請量占到86%，進入日本的外國專利申請只占14%。而從專利輸出情況來看，日本對外輸出的專利申請數量優(yōu)勢明顯。日本申請人在美國已經提交了7546件專利申請，在歐洲也提交了3177件專利申請，說明美國和歐洲是日本申請人的主要市場，專利技術輸出傾向明顯。 美國是第二大專利申請來源地，其專利申請量占全球總申請量的14，其在通信用光器件方面的技術研發(fā)相對較晚，但是發(fā)展異常迅速。而美國申請人向日本和中國提交的專利申請基本相當，說明日本和中國市場對于美國申請人同樣重要。 來自中國的專利申請量排名第三，占全球總申請量的6%，其技術發(fā)展從1999年開始起步，之后發(fā)展迅速，雖然2004年至2006年發(fā)展趨勢漸緩，但是2007年之后上升趨勢明顯。中國申請人向其他國家提交專利申請的數量較少，其中向美國提交專利申請的比例稍高，目前還處于技術輸入階段。 國內通信用光器件行業(yè)近年來呈整體上升趨勢，國外來華專利申請主要集中在日本和美國，國內的申請主要集中在北京、湖北和華南沿海地區(qū)，初步形成優(yōu)勢區(qū)域。 經檢索，1985年至2010年之間與通信用光器件密切相關的中國專利申請共計7911件(其中發(fā)明專利申請5938件)，已授權的專利申請有4838件(其中發(fā)明專利2865件)，有效專利申請3409件(其中發(fā)明專利2150件)，國外在華申請3335件，國內申請4576件。圖2 國內通信用光器件行業(yè)近年來呈整體上升趨勢，國外來華專利申請主要集中在日本和美國，國內的申請主要集中在北京、湖北和華南沿海地區(qū)，初步形成優(yōu)勢區(qū)域。 經檢索，1985年至2010年之間與通信用光器件密切相關的中國專利申請共計7911件(其中發(fā)明專利申請5938件)，已授權的專利申請有4838件(其中發(fā)明專利2865件)，有效專利申請3409件(其中發(fā)明專利2150件)，國外在華申請3335件，國內申請4576件。圖2 從圖中可以看出，1995年之前是起步期，1996年至2000年進入發(fā)展期，專利申請量開始逐年增加，2001年至2003年進入快速發(fā)展期，上升趨勢明顯，2004年至2006年處于平穩(wěn)發(fā)展期，2007年之后又進入新一輪的增長期，整體申請量上升趨勢明顯。其中，國外申請人進入中國的時間較早，申請量逐年上升，直至互聯(lián)網泡沫破裂，2004年之后申請量有所下降，但是近幾年正逐漸恢復增長;中國申請人在通信用光器件方面的專利申請起步較晚，但是發(fā)展迅速，并且目前仍以較快速度發(fā)展。 國外技術強國始終重視在中國的技術投入，國內各省市在通信用光器件領域的專利申請分布不均，目前初步形成優(yōu)勢區(qū)域。在中國發(fā)明專利申請中，國外來華申請占57%，其中以來自日本和美國的申請最多，分別占來華申請總量的41%和32%。國內的申請從總量來看，百件以上的有12個省市，廣東省以900件位列第一。從發(fā)明專利申請量來看，北京申請量最多，占其申請總量的84%。從各省市的技術分布來看，廣東在各種光器件方面均有一定的申請量，上海在光源、光放大器和光開關方面的技術比較集中，而北京在光源方面的技術優(yōu)勢明顯，江蘇、浙江和河南則在光纖連接器方面技術集中。其中北京和上海的申請人以科研院所為主，從事通信用光器件技術的基礎研發(fā)工作;廣東、江蘇、浙江和湖北的申請人以企業(yè)為主，逐步形成了一定的區(qū)域優(yōu)勢。 未來光網絡的發(fā)展將對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，平面波導光放大器目前還處于研究階段。光波導型光開關的申請量最高，在MEMS(微機械)光開關方面的研發(fā)較為活躍。 隨著通信需求迅猛攀升，未來光通信網絡需要具有更廣的帶寬、更高的速率、更大的分路比和更長的距離。在巨大市場的激勵下，許多新技術和新器件應運而生，例如基于InP(磷化銦)技術的單片DWDM(密集波分復用)光子集成收發(fā)器件、高增益摻鉺光放大器、超密集波分復用器、PLC(平面光波回路)光分路器、光正交頻分復用調制器等。光器件正朝著小型化、集成化和低成本方向發(fā)展。 從專利數據上看，有源器件相關的全球發(fā)明專利申請總計3.4265萬項，中國發(fā)明專利申請總計3386件;無源器件相關的全球發(fā)明專利申請總計3.2278萬項，中國發(fā)明專利申請2605件。有源器件中光源的申請量最大，占有源器件總申請量的46%。其次是光放大器和光電探測器。而無源器件的8個技術分支中，光纖活動連接器的申請量最大，占無源器件總申請量的38%，其次是光開關和光濾波器。 具體來看，國內在光源和光開光方面的申請量和國外來華申請相比，差距不大。而在光濾波器、波分復用器、光纖耦合器和光環(huán)形器方面的申請量已經略高于國外來華申請量。說明中國在這些器件方面的研發(fā)投入較多，并積累了一定的技術儲備。而在光放大器和光纖活動連接器方面的申請量與國外來華相比，差距較大，還有待進一步提高技術創(chuàng)新能力。 光放大器用于光纖通信線路中，可實現信號放大，為實現全光通信奠定一定的技術基礎。在光纖放大器中，摻鉺光纖放大器是最常用的一種，目前技術改進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則集中在大泵浦的功率技術、降低噪聲技術和增益均衡控制技術。從全球數據來看，光纖放大器申請量占據光放大器全部申請量的近一半，而半導體光放大器的申請量不足總量的20%，平面波導光放大器目前還處于研究階段，申請量相對較少。從中國專利申請情況來看，光纖放大器方面的申請六成來自外國申請人，國內申請不足四成，還存在一定的差距;半導體光放大器和平面波導光放大器方面的研發(fā)尚不活躍。 光開關是較為重要的光無源器件，是光交換和光互聯(lián)中最基本的器件。各種類型的光開關相關專利申請的數據匯總表見表3。數據表明，光波導型光開關的申請量最高，MEMS光開關的申請量明顯較少。而中國在MEMS光開關方面的研究與傳統(tǒng)光開關相比，申請量相當，說明中國在MEMS光開關方面的研發(fā)較為活躍。從中國專利申請數據可以看出，中國國內申請人在光波導型光開關方面的申請量略高于國外來華申請量，而在光纖和光器件光開關和MEMS光開關方面與國外來華申請量差距不大。MEMS光開關技術以微鏡反射型為主，三維矩陣式MEMS光開關是研究熱點和難點。WSS(波長選擇開關)技術目前處于研究活躍狀態(tài)，美國和日本申請人的專利技術實力相當，中國在這方面的研究較少。 目前，我國通信用光器件企業(yè)整體技術水平較低，在一定程度上制約了行業(yè)的發(fā)展，今后需進一步發(fā)揮自身優(yōu)勢，加強產學研結合，增強國際競爭力。 |
