近年来，随着5G的广泛部署，全球流量迅速增长，带宽得到了快速提升。与此同时，新冠肺炎疫情的爆发促使数据中心和光纤到户的需求急剧增加，给光通信产业带来了可观的需求。

近年来，随着5G的广泛部署，全球流量迅速增长，带宽得到了快速提升。与此同时，新冠肺炎疫情的爆发促使数据中心和光纤到户的需求急剧增加，给光通信产业带来了可观的需求。光模块、波分器件、分路器和连接器的市场需求持续增长，固网和接入网也迎来了新的建设周期。光模块是光通信设备的关键组成部分，而光通信器件是构成光模块的主要组件，其性能决定了光通信网络的升级和更新，而激光器是光模块中极重要的电光转换器件。随着半导体激光器技术的快速进展和突破，半导体激光器具有体积小、重量轻、高电光转换效率、稳定性强、可靠性高和长寿命等一系列优势。目前，半导体激光器产品的质量、波长范围和输出功率正迅速提高，并且产品种类日益丰富。半导体激光器的应用范围已覆盖了整个光电子学领域，成为当今光电子科学的核心技术之一。因此，半导体激光器被认为是光电行业中极具发展前景的领域之一。

 

半导体激光器有几种类型，包括垂直腔面发射激光器（VCSEL）、法布里-珀罗激光器（FP）、分布式反馈激光器（DFB）和电吸收调制激光器（EML）等。这些激光器在性能和成本等方面各不相同，因此在选择光模块时需要根据具体规格要求选择不同的芯片方案。在半导体激光器家族中，DFB激光器因其优异的光谱特性与调制特性，已经成为通信系统中极为重要、使用极为广泛的光源之一。DFB激光器的概念和理论极早由美国贝尔实验室的H.Kogelnik和C.V.Shank于1971—1972年间提出，极早的半导体DFB激光器出现在1973年。经过近50年的发展，DFB激光器已被广泛应用于光通信、传感、测绘等领域。在光纤通信领域，凭借其卓越的单模工作特性，DFB激光器已经成为波分复用（WDM）系统的重要光源。随着技术和需求的发展，近年来DFB激光器的应用领域也越来越多样化。

 

 

本文主要通过对全球及中国DFB激光器发明专利从年度申请趋势、申请人、技术分布等维度进行分析，对专利数据筛选清洗后分析提炼其布局特点，便于国内DFB激光器相关机构了解该领域全球及国内的专利布局现状，协助其摸清潜在专利风险、明确技术发展方向，制定更加实用的专利发展战略和风险应对方案，全方位提升我国DFB激光器产业知识产权综合能力。

 

一、 DFB激光器全球专利布局

 

截至2021年12月31日，以七国两组织（七国两组织通常是指中国、日本、美国、英国、法国、德国、瑞士、欧洲专利局、国际知识产权组织）的专利库为数据源已公布的分布式反馈激光器共申请9 832 件发明专利，合并同族后为5 526 项。

如图1所示，分布式反馈技术出现较早，DFB激光器专利极早在1975年开始出现，但在1981年前申请较零散。随后DFB技术受到重视，被应用于激光器中，带动专利申请数量快速上涨，虽然从2003年专利申请量出现回落，但总申请趋势仍然是增长性的，说明研发活动依旧很活跃。由于专利具有18 个月的公开期，导致2020—2021年可检索到的专利申请数量并不代表真实申请情况。但随着激光器技术的快速发展与5G技术的推广普及，DFB激光器专利申请量较以往仍会继续增加。

图1  DFB激光器近20年全球专利年度申请趋势（单位：项）

如图2所示，由于DFB技术出现较早，因此全球有3 371 件DFB激光器专利已失效，占全球专利总量的62%，失效比例较大。截至2021年年底，全球仍有23%的专利处于有效状态，即已被授予专利权，有效专利占全部专利申请总量的比例较少。还有13%的专利处于审查状态，这些专利申请能否获得专利权尚不明确。据中国信息通信研究院知识产权与创新发展中心统计，在这些失效的专利中，超过50%属于专利申请被撤回导致的失效，25%属于未缴纳专利年费等原因造成的失效，15%属于驳回造成的失效，10%属于期限届满造成的失效。

 

 

图2  DFB激光器全球专利法律状态统计

 

从DFB全球专利地域分布可以看出（见图3），日本、中国、美国是重点布局国家，分别布局了30%、27%、19%的发明专利。对专利数据分析可知，日本、中国、美国3个国家的专利发展趋势并不相同，其中日本是DFB激光器专利布局的极大目标国家，主要在于日本光电子芯片企业数量众多、技术创新实力强大、注重本土市场发展。中国是DFB激光器专利布局的第二大目标国家，一方面在于中国本土企业/机构积极布局，另一方面在于中国市场潜力巨大、吸引了来自全球各方力量的关注。美国是继中国后的第三大DFB激光器重要市场，这与美国技术研发活动密集、消费市场活跃是息息相关的。

图3  DFB激光器全球专利地域分布

 

从DFB激光器全球专利技术来源国分布可知（见图4），专利技术来源国一定程度上反映了各个国家在DFB激光器的整体技术研发实力和技术创新能力。通过专利数据分析可知，日本、美国、中国是DFB激光器主要的专利技术来源国家，说明上述3个国家是DFB激光芯片领域创新极为活跃的地域。日本是目前为止极大的DFB激光器专利技术来源国，33%专利技术由日本申请人提出。美国作为世界上科技极发达的国家之一，拥有多家芯片、器件、设备企业巨头，这些公司共计申请了全球29%的DFB激光器发明专利。中国作为全球第三大DFB激光器专利技术来源国家，不同类型的企业、科研机构、高校积极贡献了1 716 件发明专利，占全球专利总数的23%。

图4  DFB激光器全球专利技术来源国分布