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
2015-01-09韩雪冰吴学彦戴磊
韩雪冰+吴学彦+戴磊
〔摘 要〕为了促进
我国固体激光器行业发展，了解我国固体激光器技术领域技术发展水平与未来动向，应用专
利信息分析方法，对已公开的专利文献加以检索，并对检索结果进行清洗筛选，采用定量分
析?定性分析以及文本挖掘等信息处理技术，分析我国固体激光器领域技术发展的总体趋势
?技术研发方向?重点国家和机构技术竞争态势等内容，提出发展我国固体激光器行业的对
策建议?
〔关键词〕固体激光器；专利分析
；发展对策
DOI：10.3969/j
.issn.1008-0821.2014.01.029
〔中图分类号〕G255.53；TN248.1 〔文献标识
码〕A 〔文章编号〕1008-0821（2014）01-0132-05H
T〗
Analysis of Chinese Solid St
ate Laser Situation and Development Based on Patent
Han Xuebing Wu Xueyan Dai Lei
（Institute of Scientific and Technical Information of Jilin，Changchun 130033，
China）
〔Abstract〕”BZ〗In order to find out the level and trend of solid state laser technology
field in China，and promote the development in the field，methods about patent in
formation analysis are used in this paper.After searching for solid state laser
technology patents in published patent documents，the retrieval results are clean
ed and screened.Overall technology and researching trend in this field，competiti
on between mayor countries and institutions are analyzed，using quantitative anal
ysis，qualitative analysis，text mining and other information processing technolog
y.The countermeasures and proposes for the development of solid state laser indu
stry in china are put forward.
〔Key words〕solid state lase
r；patent analysis；development countermeasures
固体激光器是以掺杂的玻璃?晶体或透明陶瓷等固体材料为工作介质的激光器?1960年
，T.H.梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器?固体激光器
因为具有较大的输出功率和较紧凑的结构，从其诞生开始至今，一直备受关注，特别是20世
纪80年代末出现二极管泵浦的固体激光器（DPL）之后，取得了一系列重大进展[1-
2]?我国的激光器技术发展较快，与多个学科形成了不同类型技术应用，如激光医疗技
术?激光加工技术?激光检测与计量技术?激光全息技术等
宏观层面上的专利分析是在对专利情报进行筛选?鉴定?整理的基础上利用文献计量学的各
种方法和手段，对其中所含的各种情报要素进行统计?排序?对比?分析和研究，以了解某
技术领域的整体概况，竞争对手技术优势?研发方向，技术的发展趋势等
?本文对1985-2012年固体激光器相关专利的申请量?专利权人分布?专利国家?省份分布
等进行统计，并通过IPC技术分类分析?聚类分析，探讨固体激光器技术领域的现状和趋势
，提出发展对策建议?
1 研究方法与分析框架
应用相关检索式，我们在知识产权局专利信息服务平台上检索到固体激光器专利4 301
条?应用利用中献智泉公司开发的专利信息分析系统软件（PIAS）进行专利分析?因为专利
申请到授权有18个月的滞后期，所以2011-2012年的数据不能做为分析依据，仅供参考?专
利分析框架：
2 我国固体激光器领域专利总体趋势
分析
2.1 总体申请趋势
图2显示了从1985-2011年，我国固体激光器技术领域的专利年申请量和公开量，可以看出
，我国激光器技术起步较早，在2000年之前固体激光器的专利数量稳定增长，2000年之后，
随着我国激光产业的发展，以及国家对知识产权保护和专利申请等相关鼓励政策的实施，专
利数量进入了快速增长期，到2011年专利申请量达到640件，是2000年专利申请量88件的7倍
还要多?
2.2 技术生命周期
从技术生命周期来看，图3为技术生长率?技术成熟系数?技术衰老系数?新技术特征系数
4项指标的逐年趋势，技术生长率（发明专利申请或授权量占过去5年该领域发明或授权总量
的比率）基本在0.2～0.4之间，说明固体激光器20多年来一直保持长期稳定的技术生长，
新的技术?新的发明不断出现，固体激光器具有良好的发展轨迹?技术成熟系数（发明专利
申请或授权量占该领域发明和实用新型授权总量的比率）从1990开始一直保持在0.6以上，
可以看出，固体激光器技术的发明专利在该领域总的专利申请量中保持了较高的比例，该技
术处于良好的增长期?技术衰老系数（发明和实用新型专利申请和授权量占该领域发明?实
用新型和外观设计专利申请和授权总量的比率）在2010年之前均近似为1，2010年和2011年
小于1，但因为专利申请到授权有18个月的滞后期所以2010-2012年的数据暂不
分析?从2010年之前的数据可以看出，在固体激光器技术领域专利绝大多数为发明和实用新
型专利，技术发展力十分旺盛?新技术征系数（技术生长率和技术成熟系数推算出来）从19
90开始一直保持在0.6以上，表明固体激光器技术领域新技术特征明显?根据以上对固体激
光器技术领域技术生命周期的分析，我们认为，固体激光器是技术一项具有良好的发展历史
与背景，而且在未来的发展过程中将保持较快的速度，具有很好的发展潜力与前景?
3 固体激光器领域专利申请区域分析
3.1 申请国家分布
中国是制造大国，也是消费大国，国内的具大的资源与劳动力支撑以及广阔的市场发展前景
吸引了大量跨国企业纷纷在华建厂?固体激光器技术领域也不例外，从图4可以看出，日?
美?韩?德?英等国均在华申请了该领域相关专利?值得引起关注的是，日本是在全球激光
器技术领域中占主导地位的国家之一，技术水平居于世界前列，该国在华申请专利占中国申
请专利总量的近1/4?日本对中国的固体激光器技术领域相关市场十分重视，且有相当
的占有率?
3.2 申请省份对比
近年来，我国激光器技术的发展速度很快，国内已出现多家从事研制?生产和经营激光器和
激光加工设备的研发机构和企业?至今已有5个国家级激光技术研究中心，10多个产品研发
机构?已有100多家从事激光加工的制造企业，其中一些是由激光技术应用研究所建立的，
另外一些是新兴的私人拥有的民营激光公司，主要分布在武汉?上海?江苏?北京?西安等
省市[10]?这些公司已成为国内激光加工市场的主力，他们制造的工业激光器?
元器件和激光加工系统（激光标记?划线?微调?切割?焊接?表面处理?微加工?直接成
型）约占国内总市场90%以上份额?从中国专利申请量前20位省份对比图（图5）来看，北
京?广东?江苏?上海?湖北申请量比较突出，处于第一梯队?吉林位于第二梯队的首位，
申请量为196件?
4 技术领域分析
4.1 IPC构成
图6为固体激光器技术领域各IPC小类专利申请量统计数据，从对比分析中可以看出，该领
域涉及的IPC小类前10位中主要可以分为两大类：一类为基于固体激光器本身的专利技术，
主要包括：H01S?G02B?G02F；另一类为属于固体激光器应用领域的专利技术，主要包括：
B23K?G11B?G01N?A61N?B41J?G01B?A61B?
因为固体激光器本身即为受激发射的器件，所以IPC小类H01S申请量最多，排在第一位?此
外在对固体激光器的研究中主要技术热点集中在光学元器件（G02B）和光学控制和转换技术
或工艺（G02B）上?从应用上来看，固体激光器的应用领域主要集中在激光加工?激光存储
?激光检测?医疗诊断?激光印刷?激光测量几个领域?
4.2 IPC小类逐年趋势分析
从IPC小类逐年申请量来看（图7），总体上各小类的逐年申请量都显现增长态势?H01S?B
23K和G02F小类的专利申请量基本上从2000年开始加速增长，2004年以后一直保持较高的申
请量，比较来出H01S小类的申请量变化尤其突出?说明固体激光器研发及相关光学元器件及
有关技
注：H01S：利用受激发射的器件；B23K：钎焊或脱焊；焊接；用钎焊或焊接
方法包覆或镀敷；局部加热切割，如火焰切割；用激光束加工；G02B：光学元件?系统或仪
器；G11B：基于记录载体和换能器之间的相对运动而实现的信息存储；G01N：借助于测定材
料的化学或物理性质来测试或分析材料；A61N：电疗；磁疗；放射疗；超声波疗；B41J：打
字机；选择性印刷机构，即不用印版的印刷机构；排版错误的修正；G01B：长度?厚度或类
似线性尺寸的计量；角度的计量；面积的计量；不规则的表面或轮廓的计量；G02F：用于控
制光的强度?颜色?相位?偏振或方向的器件或装置，例如转换?选通?调制或解调，上述
器件或装置的光学操作是通过改变器件或装置的介质的光学性质来修改的；用于上述操作的
技术或工艺；变频；非线性光学；光学逻辑元件；光学模拟/数字转换器；A61B：诊断；外endprint
科；鉴定?
术及工艺是在2000年前后开始受到广泛关注并快速发展，到现在，已经有了10余年的技术积
累，且相关机构对技术的研发热情未见减退?图7另一个比较突出的小类是B23K，作为固体
激光器最重要的应用领域之一，从2005年开始，到2011年，短短的6年间这一领域的利申请
量从7项猛增到142项?表明随着固体激光器本身技术的成熟与发展，其在工业加工领域的具
大优势显示出来，同时，这一领域也将会成为固体激光器未来的重要应用领域，具有广阔的
发展前景?
5 主要竞争机构分析STBZ〗
5.1 主要竞争机构构成
图8显示的是固体激光器技术领域中国专利申请量前10位的机构?10家机构的总专利申请量
为1 115件，占该领域专利申请量的1/4左右，技术的垄断程度并不明显?从各机构
所占比例来看，各机构所占比例比较平衡，并没有一家机构在这一领域占有绝对优势，排名
第一的松下电器产业株式会社占前10家机构总申请量的15%，第二的上海光学精密机械研究
所占前10家机构总申请量的14%，两者相差仅有1%，即使是第十位的北京工业大学也占了前1
0家机构总申请量的6%?但从这10家机构来看，松下电器产业株式会社?夏普株式会社?三
洋电机株式会社和三菱电机株式会社4家为日本企业，占前10家机构总申请量的44%；中国科
学院上海光学精密机械研究所?中国科学院半导体研究所?中国科学院长春光学精密机械与
物理研究所和北京工业大学4家为研究机构或大学，占前10家机构总申请量的38%；深圳市大
族激光科技股份有限公司和无锡华联精工机械有限公司为国内企业，占前10家机构总申请量
的18%?日本的企业在中国已经具有了一定的技术独占性，具有国内机构抗衡的实力与能力
?国内机构主要以研究院所和大学为主?
5.2 主要竞争机构趋势
前10位机构的专利申请量逐年趋势如图9所示，各机构的专利申请量均呈现上升趋势，可以
看出几家日本企业和国内研究机构峰值出现时间有要比国内两家企业和北京工业大学的峰值
时间早2～3年，其中无锡华联精工机械有限公司仅在2011年一年申请了78项专利，做为国内
生产焊接切割设备的主要企业，无锡华联精工机械有限公司突然大量申请固体激光器技术领
域有关专利，如此大手笔的础，同时可以看出日本对我国市场十分重视，已构成对我国有关机构的竞争?要应对国外机
构在技术上的发展优势，政府应加大对固体激光器技术研发的投资力度，重点发展重点?关
键性技术的研究?
6.2 加强固体激光器技术科技成果转化
在我国的固体激光器专利申请主要机构中企业在比例上相对较低，科研院所的研究水平较高
，应加快固体激光器技术的科技成果转化，鼓励科研院所依托专利技术创办企业，鼓励科研
院所的专利向企业转让?
6.3 培育扶植固体激光器相关领域重点企业
固体激光器相关领域企业的技术垄断性还不明显，政策应培育扶植固体激光器相关领域重点
企业，重点发展几家固体激光器生产企业，几家固体激光器应用企业?
参考文献
[1]周寿桓，赵鸿，唐小军.高平均功率全固态激光器[J].中国激光，2009，
（7）：1605-1618.
[2]康志龙，辛国锋，陈国鹰，等.现代光电子的发展现状?特征和趋势[J].河北工业大
学学报，2005，（5）：6-12.
[3]楼祺洪.激光技术新进展及其在光伏产业中的应用[J].红外与激光工程，2012，（12
）：3187-3192.
[4]朱萍.激光加工技术发展现状及展望[J].安徽科技，2013，（1）：50-51.
[5]向逾，种银保，刘换平，等.医用激光治疗设备的原理?应用及其研究进展[J].医疗
卫生装备，2012，（8）：84-86.
[6]蒋建新.激光自动化切割设备的技术特点及应用前景（上）[J].金属加工：热加工
，2012，（18）：8-10.
[7]李朝荣，李永，乐洪宇.战术激光武器技术的发展动向与分析[J].舰船电子工程，201
3，（2）：13-16.
[8]阚元汉.专利信息检索与应用[M].北京：海洋出版社，2008.7.
[9]骆云中，陈蔚杰，等.专利情报分析与利用[M].上海：华东理工大学出版社，2007.4
.
[10]2009-2012年中国激光行业调研及战略咨询报告[J].光机电信息，2009，26（8）
：47.
（本文责任编辑：孙国雷）endprint
科；鉴定?
术及工艺是在2000年前后开始受到广泛关注并快速发展，到现在，已经有了10余年的技术积
累，且相关机构对技术的研发热情未见减退?图7另一个比较突出的小类是B23K，作为固体
激光器最重要的应用领域之一，从2005年开始，到2011年，短短的6年间这一领域的利申请
量从7项猛增到142项?表明随着固体激光器本身技术的成熟与发展，其在工业加工领域的具
大优势显示出来，同时，这一领域也将会成为固体激光器未来的重要应用领域，具有广阔的
发展前景?
5 主要竞争机构分析STBZ〗
5.1 主要竞争机构构成
图8显示的是固体激光器技术领域中国专利申请量前10位的机构?10家机构的总专利申请量
为1 115件，占该领域专利申请量的1/4左右，技术的垄断程度并不明显?从各机构
所占比例来看，各机构所占比例比较平衡，并没有一家机构在这一领域占有绝对优势，排名
第一的松下电器产业株式会社占前10家机构总申请量的15%，第二的上海光学精密机械研究
所占前10家机构总申请量的14%，两者相差仅有1%，即使是第十位的北京工业大学也占了前1
0家机构总申请量的6%?但从这10家机构来看，松下电器产业株式会社?夏普株式会社?三
洋电机株式会社和三菱电机株式会社4家为日本企业，占前10家机构总申请量的44%；中国科
学院上海光学精密机械研究所?中国科学院半导体研究所?中国科学院长春光学精密机械与
物理研究所和北京工业大学4家为研究机构或大学，占前10家机构总申请量的38%；深圳市大
族激光科技股份有限公司和无锡华联精工机械有限公司为国内企业，占前10家机构总申请量
的18%?日本的企业在中国已经具有了一定的技术独占性，具有国内机构抗衡的实力与能力
?国内机构主要以研究院所和大学为主?
5.2 主要竞争机构趋势
前10位机构的专利申请量逐年趋势如图9所示，各机构的专利申请量均呈现上升趋势，可以
看出几家日本企业和国内研究机构峰值出现时间有要比国内两家企业和北京工业大学的峰值
时间早2～3年，其中无锡华联精工机械有限公司仅在2011年一年申请了78项专利，做为国内
生产焊接切割设备的主要企业，无锡华联精工机械有限公司突然大量申请固体激光器技术领
域有关专利，如此大手笔的础，同时可以看出日本对我国市场十分重视，已构成对我国有关机构的竞争?要应对国外机
构在技术上的发展优势，政府应加大对固体激光器技术研发的投资力度，重点发展重点?关
键性技术的研究?
6.2 加强固体激光器技术科技成果转化
在我国的固体激光器专利申请主要机构中企业在比例上相对较低，科研院所的研究水平较高
，应加快固体激光器技术的科技成果转化，鼓励科研院所依托专利技术创办企业，鼓励科研
院所的专利向企业转让?
6.3 培育扶植固体激光器相关领域重点企业
固体激光器相关领域企业的技术垄断性还不明显，政策应培育扶植固体激光器相关领域重点
企业，重点发展几家固体激光器生产企业，几家固体激光器应用企业?
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[8]阚元汉.专利信息检索与应用[M].北京：海洋出版社，2008.7.
[9]骆云中，陈蔚杰，等.专利情报分析与利用[M].上海：华东理工大学出版社，2007.4
.
[10]2009-2012年中国激光行业调研及战略咨询报告[J].光机电信息，2009，26（8）
：47.
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科；鉴定?
术及工艺是在2000年前后开始受到广泛关注并快速发展，到现在，已经有了10余年的技术积
累，且相关机构对技术的研发热情未见减退?图7另一个比较突出的小类是B23K，作为固体
激光器最重要的应用领域之一，从2005年开始，到2011年，短短的6年间这一领域的利申请
量从7项猛增到142项?表明随着固体激光器本身技术的成熟与发展，其在工业加工领域的具
大优势显示出来，同时，这一领域也将会成为固体激光器未来的重要应用领域，具有广阔的
发展前景?
5 主要竞争机构分析STBZ〗
5.1 主要竞争机构构成
图8显示的是固体激光器技术领域中国专利申请量前10位的机构?10家机构的总专利申请量
为1 115件，占该领域专利申请量的1/4左右，技术的垄断程度并不明显?从各机构
所占比例来看，各机构所占比例比较平衡，并没有一家机构在这一领域占有绝对优势，排名
第一的松下电器产业株式会社占前10家机构总申请量的15%，第二的上海光学精密机械研究
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0家机构总申请量的6%?但从这10家机构来看，松下电器产业株式会社?夏普株式会社?三
洋电机株式会社和三菱电机株式会社4家为日本企业，占前10家机构总申请量的44%；中国科
学院上海光学精密机械研究所?中国科学院半导体研究所?中国科学院长春光学精密机械与
物理研究所和北京工业大学4家为研究机构或大学，占前10家机构总申请量的38%；深圳市大
族激光科技股份有限公司和无锡华联精工机械有限公司为国内企业，占前10家机构总申请量
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?国内机构主要以研究院所和大学为主?
5.2 主要竞争机构趋势
前10位机构的专利申请量逐年趋势如图9所示，各机构的专利申请量均呈现上升趋势，可以
看出几家日本企业和国内研究机构峰值出现时间有要比国内两家企业和北京工业大学的峰值
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键性技术的研究?
6.2 加强固体激光器技术科技成果转化
在我国的固体激光器专利申请主要机构中企业在比例上相对较低，科研院所的研究水平较高
，应加快固体激光器技术的科技成果转化，鼓励科研院所依托专利技术创办企业，鼓励科研
院所的专利向企业转让?
6.3 培育扶植固体激光器相关领域重点企业
固体激光器相关领域企业的技术垄断性还不明显，政策应培育扶植固体激光器相关领域重点
企业，重点发展几家固体激光器生产企业，几家固体激光器应用企业?
参考文献
[1]周寿桓，赵鸿，唐小军.高平均功率全固态激光器[J].中国激光，2009，
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[10]2009-2012年中国激光行业调研及战略咨询报告[J].光机电信息，2009，26（8）
：47.
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