基于 Innography平台的高功率半导体激光器专利分析

郝 屹 王戴尊戴 磊

（吉林省科学技术信息研究所，吉林 长春130033）

基于 Innography平台的高功率半导体激光器专利分析

郝 屹 王戴尊*戴 磊

（吉林省科学技术信息研究所，吉林 长春130033）

〔摘 要〕本文利用Innography专利检索与分析平台 ，对高功率半导体激光器专利进行检索 ，并对检索结果进行核心专利分析、可视化分析及引证分析等 ，得出了全球高功率半导体激光器专利技术的发展研究概况，供该领域研究人员借鉴和参考。

〔关键词〕Innography；专利检索 ；专利分析 ；专利情报 ；高功率半导体激光器

高功率半导体激光器以其广阔的应用前景和巨大的潜在市场而成为各国竞相追逐的热点。目前高功率半导体激光器所面临的主要问题是激光器的低性能，即激光器的输出光功率和转换效率偏低，可靠性和稳定性、一致性差等问题，这在很大程度上限制了其实际应用。高功率半导体激光器的性能除跟外延材料有关以外 ，还跟激光器的散热、封装有关。要获得高稳定性、高可靠性、高功率半导体激光器就必须设计制作高质量激光阵列条和高效散热结构 ，同时为了便于广泛应用，封装结构必须简单、高效、低成本。然而我国的高功率半导体激光器 （大于200W）的研制一直无法达到国际先进公司 （Jenoptik、Nlight、SDL等）的技术水平。本文以促进高功率半导体激光器国产化水平为出发点，分析了高功率半导体激光器的专利发展态势。

1　Innography专利检索与分析平台概述

Innography是Dialog公司旗下最新的专利检索与分析平台，可检索和获取包含90多个国家和地区的同族专利、法律状态和专利全文；收录了超过8 000多万件全球专利数据；同时还包括了邓白氏商业数据、美国专利诉讼数据和美国商标数据［1］。Innography实现了专利检索和商业智能分析工具高度整合 ，其简单明了地为用户展现了技术全景图和对其中专利强度的自动标引 ，使技术领域的竞争情报更加可视化的呈现在用户的面前 ，在专利信息的利用过程中发挥了重要的作用。Innography专利检索与分析平台的功能主要包括：全球首创专利强度 （Patent Strength）指标能快速分离出高价值专利；同时对专利气泡图、热力图、专利

2　高功率半导体激光器专利分析

本文以高功率半导体激光器为研究对象，在Innography专利平台进行检索与分析研究。从Innography［2］数据库检索到高功率半导体激光器极其相关专利2 379件，由438个组织机构、2 969个发明人完成，涉及到了75个IPC小组 ，专利申请在33个国家和组织内实施，检索时间为2015年1月17日 ，检索式为：（＠title（″semiconductor laser′～4 OR″laser diode″～4 or″diode laser″～4 OR″semiconductor diode″OR″junction laser″））and （＠ title （high power）or（high bright*）or（high efficiency）or waveguide OR passivation OR packaging OR bonding OR″beam shap*″OR″beam combination″OR″beam transform″）。

2.1基于专利强度的核心专利分析

专利强度是Innography独创的专利评价新指标［3］，是Innography的核心功能之一，其来自于加州大学伯克利分校及乔治梅森大学的最新研究成果。其作用是帮助用户快速有效地寻找核心专利。

图1　专利强度分析图

图1显示了大功率半导体激光器专利强度各个指标所占的比重，Industries（工业值）最大 ，表明大功率半导体激光器市场发展前景很大 ，而Life（专利年龄）、Cites（后引）、和Litigation（诉讼）值相对较小 ，则说明该领域的大部分专利比较新，法律纠纷较少，整个领域的处于新技术研发状态，发展前景很大。

2.2专利信息可视化分析

2.2.1竞争对手分析

图2显示了该领域主要竞争对手情况 ，展示了行业中排在前20位的机构专利申请与收入情况，其中的横坐标包括专利的数量、专利所跨的技术分类和专利引证；纵坐标为公司年收入、在全球的分支机构以及专利诉讼数量，通过以百分比的统计计算为基础，进行了主要竞争对手势力分析。可以看出，美国、日本和韩国是高功率半导体激光器主要的专利申请国家 ，排在前三位的机构分别是美国的诺斯罗普、日本的日亚化学和韩国的三星集团，其中美国诺斯罗普是全球最大的军工集团之一 ，该公司的激光器由7个15千瓦的激光模组组成，达到105千瓦，为战术激光武器的发展提供了新的方向［4］，但其年收入与韩国三星相差较大 ，主要是其产品多半涉及军事，有一定的保密性质 ，而三星的产品遍布全球各地。值得一提的是我国的西安炬光科技有限公司排在第4位，申请专利54件。该企业专门从事高功率半导体激光器研发与应用 ，并且已经拥有一定的市场，对国内外其他企业产生了一定的威胁，具有一定的竞争优势。

为了更加清晰地显示图2的数据 ，通过Innography提取表1，作为图2的补充参考，清晰明了的显示了申请机构的年收入情况。

图2　主要竞争对手实力分析

表1　排在前20位主要公司的专利申请情况

2.2.2优先权年分析

图3　主要国家优先申请专利情况

图3显示了优选权年的情况，可知大功率半导体激光器按照年度主要国家优先申请专利情况，可以看出，美国、日本和中国是专利申请最多的国家，1995年 ，美国专利授权量为14件 ，1999年达到最大授权量35件，此后除了2002年和2006有明显增加外，其余均呈现出下降的趋势。美国专利的申请量与授权量的走势相似 ，2002年达到最高峰，申请量为32件。同样，日本专利的申请量总体走势也是呈现出下降的趋势，2000年，年申请量为最大值21件 ，2007年之后 ，逐年递减。

相反，中国专利的申请量却是呈现递增的趋势，1995年申请量为2件，之后呈现出交替递增的趋势，尤其是在2009年 ，突飞猛进地增长，申请量比2008增加了10件，2013年申请量达到高峰，为40件专利。虽然，我国对高功率半导体激光器的研发与应用起步较晚 ，但是近些年却取得了很大进展，并逐步赶超发达国家，尤其是在高功率半导体激光器封装、耦合和光束整形等方面。

表2　主要国家优先申请专利情况件

2.2.3主要专利发明人分析

图4　主要发明人专利申请情况

图4显示了该行业专利的主要发明人 ，2 377件专利中，共有2 968位发明人 ，其中35.5%的专利集中在前5位发明人手中。从排名前20位的发明人来看，主要集中在中国和德国，中国有7位发明人占总数的39.1%，主要来自山西飞虹微纳米光电科技和中科院长春光机与物理研究所，专利涉及的技术均为高功率半导体激光器耦合方面；德国有5位发明人占总数的23.9%。

2.2.4全球专利发明人分析

从图5和表4中可以看出，区域越大申请的专利数量越多。美国的发明人申请专利数量最多，609件，可见该技术的研发主要集中在美国 ；其次为日本和中国排在第二和第三位，分别申请专利476件和473件，中国与日本不相上下。

表3　主要发明人专利申请情况列表

图5　全球发明人分布情况

表4　全球发明人分布情况

2.2.5专利在全球研发分布

图6　专利在全球研发分布情况

本文检索到的2377项专利，主要分布在全球20个国家或地区中，图6和表5显示了在该国(地区)申请专利的数量。可以看出，各国家(地区)在中国申请的专利数量与中国发明人 （表4）申请的专利数量相比，明显增多。这说明，各个国家或地区都加强了在华专利的保护 ，对我国的技术发展形成了严重的壁垒。德国则比较注重专利在全球的保护，德国发明人 （表4）共申请专利 213件，而德国专利的申请量（表5）则为90件，这表明德国至少是有123件专利在其他国家申请的 ，形成了较好的技术保护。

2.2.6关键技术分析

以高功率半导体激光器在专利引证、专利权、专利数量、专利分类号、专利诉讼等因素百分比的统计计算为基础进行专利强度分析，通过专利强度的文本聚类分析，可以判断其关键技术主要分布在激光二极管 （Laser Diode）、高功率 （High Power）、有源区 （Active Layer）、光波导 （Optical Waveguide）、光纤 （Optical Fiber）、激光芯片（Laser Chip）以及光束整形 （Beam Combination）等28个类别。具体详见图7和表6。

表5　专利在全球研发分布情况

表6　高功率半导体激光器主要技术聚类列表

图7　高功率半导体激光器主要技术聚类

2.3专利引证分析

专利引证分析可以通过专利的引用和被引用情况，推测一个行业的发展趋势。Innography引证图是将引用专利和被引专利按优先权时间和IPC分布进行分析，呈现引证过程中的技术应用分布［5］。在专利强度为90～100的专利中 ，选取专利号为US7288086 B1的专利，该专利是有关效率高侧面泵浦半导体激光器系统的专利。如图8所示，横坐标代表年份 ，纵坐标代表专利的技术分类，图中的竖线为该专利的申请时间 ，为2008年左右，竖线左侧的区域为该专利申请时所引用的专利，竖线右侧区域为该专利被引用的情况 ，可以看出 ，该专利不是基础专利。

3　结 论

本文通过Innography专利检索和分析平台，利用各种可视化的图表，对高功率半导体激光器专利进行分析，结果显示：

图8　专利引证分析　

3.1发达国家为主要申请国家

美国、日本和韩国为高功率半导体激光器主要申请国家，尤其是美国的诺斯罗普、日本的日亚化学和韩国的三星集团这三家机构，在高功率半导体激光器的研究中占据领先地位 ，其产品的市场化带动了整个半导体激光器产业的发展。

3.2我国起步较晚，但发展较快

虽然我国的高功率半导体激光器的起步较晚，但是发展较快 ，尤其是近几年，专利申请量出现较大增幅，排名前5位的省份主要集中在北京、陕西、上海、吉林及江苏 ，其中北京专利申请量最高达89件，陕西、上海、吉林紧随其后，其他省份申请量相差甚远。申请机构主要为西安炬光和中科院长春光机与物理研究所，而主要技术则涉及有源区、光波导以及半导体激光器的芯片和光束整形方面 ，这些也是提高半导体激光器功率的主要方法。

3.3主要技术以提高功率为主

通过对高功率半导体激光器专利的技术聚类分析，可以归纳出高功率半导体激光器主要从光束、光纤、耦合等方面进行功率的增大，尤其是我国的西安炬光和山西飞虹微纳米光电科技这两家机构 ，近些年在高功率半导体激光器的研发方面有所突破。

3.4专利申请数量目前呈上升趋势

为了满足21世纪信息传输宽带化、信息处理高速化、信息存储大容量以及军用装备小型、高精度化等需要，半导体激光器的发展趋势主要在高速宽带LD、大功率LD、短波长LD、量子线和量子点激光器、中红外LD等方面。所以在1999-2014年期间，在这些方面取得了一系列重大的成果 ，专利申请数量增加很多。

参考文献

［1］杨志滨 ，王栋 ，程瑾 ，等 .基于Innography数据库的抗抑郁药专利挖掘与分析 ［J］.中华医学图书情报杂志 ，2015，（3）：18 -22.

［2］Innography［EB/OL］.http：∥innography.corn/index.aspx，2015-01-17.

［3］法雷 ，张延花，杨婧.Innography专利检索与分析平台的运用［J］.产业与科技论坛 ，2014，（14）：43-45.

［4］姚立华 .半导体激光软钎焊技术研究［D］.南京 ：南京航空航天大学 ，2006，（3）.

［5］王旭 ，刘姝 ，李晓东 .快速挖掘核心专利——Innography分析数据库的功能分析 ［J］.现代情报 ，2013，（9）：106-110.

［6］战玉华 ，潘乐影 ，程爱平 .利用Innography进行专利情报分析——以OLED为例［J］.图书情报工作 ，2013，（9）：104-109.

（本文责任编辑：孙国雷）

・企业情报工作・

・企业情报工作・

Research on High Power Semiconductor Laser Based on Innography Patent Retrieval and Analysis Platform

Hao Yi Wang Daizun*Dai Lei
（Institute of Scientific and Technical Information of Jilin，Changchun 130033，China）

〔Abstract〕Based on Innography patent retrieval and analysis platform，the paper retrieved high power semiconductor laser patents，and proceeded core patent analysis，visualized analysis and citation analysis on obtained results，which enabled to acquire the development and research situation of global high power semiconductor laser.The paper aimed to provide references to counterparts.

〔Key words〕Innography；patent retrieval；patent analysis；patent intelligence；high power semiconductor laser

通讯作者：王戴尊 （1986-），女 ，研究实习员 ，硕士 ，研究方向：情报研究，发表论文数篇。book=129,ebook=131聚类分析等图的创新，能让科研人员快速有效地了解技术差距和发展方向；另外，Innography还可以进行专利无效检索与侵权检索以及独创的诉讼专利检索与分析。

作者简介 ：郝 屹（1960-），男 ，研究员 ，研究方向 ：科技政策、大数据及专利分析 ，发表论文数篇。

基金项目：国家知识产权局专利战略推进工程项目 “半导体激光器领域专利导航研究”（项目编号 ：PS2015-008）研究成果。

收稿日期：2015-07-13

〔中图分类号〕G255.53

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1008-0821（2015）10-0128-06

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2015.10.024