非线性光学晶体及其制备方法专利技术综述

游 巧

(国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215000)

自问世以来，激光技术推动了整个光电子技术的发展，也在诸多领域具有广泛的应用前景[1-3]。直接利用激光晶体所能获得的激光波长有限，扩大激光输出波长范围的最重要的方法是使用非线性光学晶体。非线性光学晶体是能够使光波在传播时产生倍频、混频、光参量振荡等非线性光学效应的晶体。利用非线性光学晶体可将有限的激光波长转换成新波段的激光，填补各类激光器件发射激光波长的空白光区，扩大激光器的应用领域。因此，作为能够有效的拓宽激光的波长范围的非线性光学晶体受到广大研究者的关注。

本文对国内外非线性光学晶体及其制备方法的专利申请进行了综述和分析，通过对国内外专利申请量、主要申请人、主要制备方法以及国内主要申请人的分析，旨在寻找该领域的发展趋势和方向，为该领域的研究发展提供有益指导。

1 非线性光学晶体专利申请情况

1.1 国内外非线性光学晶体专利申请趋势对比

图1是非线性光学晶体领域逐年的专利申请趋势图，插入的饼图是国内外总申请量的对比图。

由图1可知，国内申请占比73%，国外申请占比27%。国外的起步较早，在1985年以前，申请量较少，之后申请量逐步增加，在1990年前后，达到最高值，之后申请量又逐渐减少。而国内的申请自1985年起发展缓慢，申请量较少，从2000年起呈向上增长趋势；到2010年起发展迅猛，到2019年达到年度最高申请量。国外在非线性光学晶体领域的发展较早，在20世纪90年代就已进入成熟阶段；国内刚开始研究和学习国外的成熟技术，逐步开拓和发展国内的研究方向，最终赶超国外申请量，占领专利申请量的主要部分，自2010年至今，申请量持续居高不下，进入成熟发展阶段。

1.2 非线性光学晶体领域国内外主要申请人

图2是非线性光学晶体领域国内外主要申请人的分布图。

由图2可知，申请量最高的是中国科学院福建物质结构研究所，其次是中国科学院新疆理化技术研究所，排在第三名的是中国科学院理化技术研究所。国外的主要申请人是东芝、东丽株式会社、日本电气株式会社、日立等，而国内的主要申请人集中在高校研究所，企业和公司的申请量较少，说明国内非线性光学晶体的研究尚处于科研研发阶段。国外的主要申请人集中在企业，且大部分是日本的企业，说明国外的非线性光学晶体技术已实现产业化发展。

图2 非线性光学晶体领域国内外主要申请人分布图

2 非线性光学晶体的生长方法

为了得到非线性光学晶体，研究非线性光学晶体的制备方法是得到非线性光学晶体的前提。针对非线性光学晶体的制备方法，本文综述中利用不同专利的有关方法的分类号进行了统计分析。图3是国内外有关非线性光学晶体生长方法的分类号统计图。

图3 国内外非线性光学晶体生长方法的分类号统计图

国内主要采用的生长方法是C30B7/00(常温液态溶剂法)，其次是C30B9/00(熔融态溶剂或熔体法)，再次是C30B11/00(正常凝固法或温度梯度凝固法)。这三种生长方法在国外申请量中同样处于较多的地位，也是国外较为常用的生长方法，但国外制备非线性光学晶体最常用的方法是C30B15/00(提拉法)，国内申请中提拉法的申请量同样不低。由此可见，常温溶剂法、熔体法、温度梯度凝固法和提拉法是国内外生长非线性光学晶体中常用的生长方法，均属于生长方法中占比较大的。另外，国内申请中，C30B1/00(直接自固体的生长方法)的申请量有87件，而国外申请中仅有11件，说明该领域的生长方法的主要技术掌握在国内申请人手中；C30B19/00(液相外延法)的国内申请量仅1件，而国外申请量达到22件，可见，国外申请人对于液相外延生长非线性光学晶体技术较国内成熟。

3 非线性光学晶体领域国内主要申请人分析

对于国内的主要申请人，中国科学院福建物质结构研究所的申请量为184件，授权案件为107件，授权率为58.15%；中国科学院新疆理化技术研究所的申请量为122件，授权案件为84件，授权率为68.85%；中国科学院理化技术研究所的申请量为78件，授权案件为61件，授权率为78.21%。中国科学院理化技术研究所的申请量虽然位居第三，但其授权率却最高；中国科学院福建物质结构研究所的申请量虽然位居第一，但其授权率却最低。

中国科学院福建物质结构研究所早在1985年就申请了非线性光学晶体领域的专利，其后持续致力于非线性光学晶体生长方法、新晶体结构的研究。主要研究方向在硼酸盐和含硫、硒和碲的化合物，同时研究方向极为广泛，各种类型的非线性光学晶体均有涉猎。

中国科学院新疆理化技术研究所均是潘世烈课题组的专利申请，该课题组从2008年起开始申请非线性光学晶体领域的专利，致力于研究新的非线性光学晶体的结构和组成。图4是新疆理化所的逐年的专利申请趋势图。自2008年起，申请量呈逐年增加趋势，2017年达到申请量的最高值，近两年申请量有所降低。新疆理化所主要研究各种硼酸盐非线性光学晶体，其次是含硫、硒和碲的非线性光学晶体。新疆理化所的研究方向较福建物构所而言相对集中。

图4 新疆理化所逐年的专利申请趋势图

中国科学院理化技术研究所主要是陈创天、吴以成课题组研究的非线性光学晶体。自2001年开始申请非线性光学晶体领域的专利，申请量较前两个申请人少，但授权率最高，即专利质量最优。同样致力于硼酸盐和含硫、硒和碲的非线性光学晶体的研究。此外，还研究有机化合物的非线性光学晶体，理化所的研究方向较为集中。

4 总结

本文对非线性光学晶体领域中，国内外专利申请量的逐年发展趋势、国内外专利申请量的占比、主要申请人、主要制备方法及国内主要申请人进行了统计和分析，发现：国外申请虽早于国内，但国内申请从2000年起逐步上升并超过国外。国内的申请人主要集中在高校研究所，而国外的申请人主要集中在企业。国外的非线性光学晶体已投入工业应用，而国内仍处于研发阶段。针对国内主要的三个申请人进行了申请量、授权率、研究方向的分析和比较。寻找国内外技术发展和国内研究方向的差异，为该领域的研究和发展提供有益帮助。