可调光衰减器专利技术综述

报告[2]：2020年全球光衰減器消费值将达到4.27亿美元，可调光衰减器将会主导整体光衰减器市场。可调光衰减器的种类较多，根据不同的驱动方式和制作工艺，主要有以下几种：传统机械型、微机电MEMS型、可调衍射光栅型、液晶型、磁光型、波导型等[1]，本文将从专利的角度分析可调光衰减器的技术发展历程。

1 可调光衰减器技术分解

本文首先通过阅读可调光衰减器的专利文献和非专利文献，以获得可调光衰减器常用的中英文检索关键词，然后在DWPI数据库中构建检索式进行检索，人工去噪后得到本文的数据样本，通过对相关文献进行阅读和整理，得到可调光衰减器的技术分解表，如表1所示。

2 可调光衰减器相关专利的申请概况

2.1 申请趋势分析

在DWPI数据库中针对可调光衰减器进行检索，人工筛除噪音，合并同族后共获得全球专利申请共719项，中国专利申请共266项。可调光衰减器领域专利申请量随年代的分布情况如图1所示。

从图1可以看出，可调光衰减器的专利申请最早出现在1975年，但是在随后的20年里其发展速度相当缓慢，在1975-1995年20年期间，可调光衰减器领域的专利申请仅有30项，因此，1975-1995年可以视为可调光衰减器的萌芽期，从1996-2008年，可调光衰减器领域进入快速发展时期，并于2002年达到最高值，该年度可调光衰减器领域申请量达到了92项，分析其原因可能是由于20年代后期，光纤通信进入了超大容量和超常距离传输的时代，且波分复用技术逐渐应用于光纤通信，在此背景下，可调光衰减器技术进入了发展期，其应用领域不断拓展，市场逐渐扩大，相关专利数量和申请人数量也迅速增长，2009年至今，可调光衰减器领域步入相对平稳期。

2.2 首次申请国家/地区分析

为了比较各国/地区在可调光衰减器的研发能力和技术水平，本文选择原创国/地区对检索数据进行分析，在多个同族申请中，只按原创国/地区统计一次，统计结果如图2所示，从图2可以看出，美国、日本、中国、韩国占据了首次申请国家/地区的前四名，其中，美国以超过1/3的占比排名第一，这反映了美国在可调光衰减器领域方面较强的研发实力和强烈的专利保护意识，日本，中国，韩国分别占据了第2-4位，总体上来看，美、日、中、韩四国的专利申请量占比达到了89.6%，显示出这几个国家对可调光衰减器技术的统治地位。

2.3 重要申请人统计分析

通过对可调光衰减器领域申请人进行统计分析，可以得到全球在可调光衰减器领域前10位申请人的申请量排名情况如表2所示，从表2可以看出，前10名中，日本申请人占据了一半，且排名第一的日本电信电话株式会社的申请量达49项，中国仅有南京邮电大学进入前10，其申请量为13项，韩国有三星电机和LG，美国有康宁，中国台湾有鸿海科技集团。

2.4 技术发展特点分析

IPC分类号可以表示该技术涉及哪些领域，进而可以挖掘出可调光衰减器技术的研究重点和研究热点，从而为研究人员提供方向性指导，为了分析可调光衰减器整体专利技术的分布情况，本文利用mems命令对样本数据的IPC分类号进行统计分析，排名前5位的IPC分类号如表3所示。

表3 国际专利分类（IPC）前5位分布情况

从表3可以看出，IPC排名前5位的IPC分类号分别为G02B6/00、G02B26/00、G02F1/00、H04J14/00和H04B10/00，G02B6/00（光导）是可调光衰减器的主要申请技术领域，该IPC分类号下的专利申请占专利申请总量的61.6%，说明其研究主题较为集中。

3 可调光衰减器的技术发展脉络

通过对可调光衰减器各个时期的专利文献进行梳理和分析，可以得到该领域的技演进路线，如图3所示。

从图3可以看出，在1975-1995可调光衰减器发展的萌芽期，传统机械式可调光衰减器的申请占据绝大多数，期间仅有少数专利涉及到液晶可调光衰减器，例如专利JPH07261140A，该专利提出通过改变液晶的透过率来实现衰减光束的目的;在1996-2008可调光衰减器发展的快速发展期，各种类型的可调光衰减器均有涉及，分析其原因可能是由于传统机械式可调光衰减器利用物体移动，而存在可靠性和重复性不佳的缺点，此外，传统机械式可调光衰减器一般体积较大，较难做到小型化，因此人们逐渐将目光转向不需要移动物体的可调光衰减器，例如磁光、热光、声光、电光等可调光衰减器，这些衰减器最大的优点即为可靠度高及重复性佳，并且衰减调整速度快;在此期间，人们的研究热点逐渐由传统机械式可调光衰减器转向MEMS可调光衰减器和光波导可调光衰减器等，分析其原因可能是由于这一时期MEMS芯片的生产工艺已经趋于成熟，有利地推动了MEMS可调光衰减器的发展，此外，MEMS可调光衰减器具有体积小、价格低、易于集成等许多优点，因此受到研究人员的广泛关注;而光波导可调光衰减器由于其能够做到小型化，并且能够与集成电路的CMOS工艺兼容，可以实现可调光衰减器与CMOS器件的集成而满足未来电、光器件集成的需求，因此也是可调光衰减器领域的研究热点。在2009-至今可调光衰减器发展的稳定期，虽然各种类型的可调光衰减器均有涉及，但是其申请量较之可调光衰减器的快速发展期有所回落，但是这一时期从统计的数据可以看出，中国的申请量/全球申请量的百分比呈现上升趋势，而且各种类型的光衰减器具有涉及，分析其原因可能是由于这一时期，中国的光纤通信发展迅速，中国企业的知识产权意识有所增强，并且2008年6月5日，《国家知识产权战略纲要》颁布实施，知识产权工作上升到国家战略层面，国家鼓励发明创造，这种种利好均促进了这一时期中国可调光衰减器的发展。

在对可调光衰减器发展脉络进行整理时，仅发现了一篇关于声光可调光衰减器的专利申请，分析其原因可能是由于声光晶体材料其占整体成本偏高，约占其中的4-5成，因此，其发展也受到了一定的限制。

4 结束语

本文详细梳理了可调光衰减器的技术发展脉络，通過检索以及对检索结果的分析和整理，对可调光衰减器领域的专利申请趋势、首次申请国家/地区、该领域的重要申请人以及技术发展特点进行了统计分析，具体结论如下。

（1）1975-1995年为可调光衰减器的萌芽期， 1996-2008年为可调光衰减器的快速发展期，2009年至今，可调光衰减器领域步入相对平稳期。

（2）美国和日本在可调光衰减器领域的首次申请国家/地区排名汇总排名前2，显示出其在可调光衰减器领域的技术积累，中国虽然排名第3，但其申请主要是对可调光衰减器的结构进行细节优化，该领域的核心技术仍掌握在美国和日本手中。

（3）可调光衰减器领域的申请人排名前3位为：日本电信电话株式会社（NIPPON TELEGRAPH & TELEPHONE CORP）、富士通（FUJITSU LTD）和鸿海科技（HON HAI PRECISION IND CO LTD），显示出日本和中国台湾企业在该领域具有一定的技术积累。

（4）可调光衰减器领域主要涉及到的分类号为：G02B6/00（光导）、G02B26/00（利用可移动的或可变形的光学元件控制光的强度、颜色、相位、偏振或方向的光学器件或装置）和G02F1/00（控制来自独立光源的光的强度、颜色、相位、偏振或方向的器件或装置）。

（5）在1975-1995可调光衰减器发展萌芽期，机械式可调光衰减器的申请占据绝大多数;而在1996-2008可调光衰减器的快速发展期，各种类型的可调光衰减器的申请均有涉及，其中的研究热点为MEMS可调光衰减器和光波导可调光衰减器;中国在2009-至今在可调光衰减器领域专利申请表现突出，这一时期中国申请量/全球申请量的比值呈现上升趋势。

参考文献：

[1]金锡哲，等.可调光衰减器（VOA）技术发展综述[J].光通信技术，2003（12）.

[2]http：///a/193289893_505792[Z].2017（9）.

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