1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器-复审决定


发明创造名称:1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器
外观设计名称:
决定号:188311
决定日:2019-08-29
委内编号:1F265940
优先权日:
申请(专利)号:201510361722.4
申请日:2015-06-25
复审请求人:中国科学院西安光学精密机械研究所
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:胡涛
合议组组长:卞喜双
参审员:纵浩
国际分类号:H01S3/067;H01S3/1055;H01S3/042
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:如果权利要求请求保护的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别技术特征,其中,其它对比文件公开了部分区别技术特征且给出了采用该部分区别技术特征解决相应技术问题的技术启示,其余区别技术特征属于本领域的常规设计,在该最接近的现有技术的基础上结合该其它对比文件和本领域的常规设计得到该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的,那么该权利要求不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201510361722.4,名称为“1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器”的发明专利申请(下称本申请)。申请人为中国科学院西安光学精密机械研究所。本申请的申请日为2015年06月25日,公开日为2015年12月02日。
经实质审查,国家知识产权局专利实质审查部门以本申请权利要求1-7不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由,于2018年07月31日驳回了本申请。驳回决定中引用了如下对比文件:
对比文件1:Timothy McComb, et al. Volume Bragg grating stabilized spectrally narrow Tm fiber laser, 《OPTICS LETTERS》,第33卷第8期,第881-883页,公开日为2008年04月15日;
对比文件2: D.Y.Shen, et al. High-power widely tunable Tm:fibre lasers pumped by an Er,Yb co-doped fibre laser at 1.6μm,《OPTICS EXPRESS》,第14卷第13期,第6084-6090页,公开日为2006年06月26日;
对比文件3:CN101859974A,公开日为2010年10月13日。
驳回决定所依据的文本为:申请日2015年06月25日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-3页、说明书附图第1-2页,2018年01月19日提交的权利要求第1-7项。
驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,其特征在于:包括泵浦源;所述泵浦源的输出光路上依次设置有聚焦透镜和反射镜,其中反射镜与泵浦源的输出光路成45°夹角;经反射镜反射后的输出光路上依次设置有单模光纤、增益光纤、反馈段激光准直透镜和体布拉格光栅VBG;所述输出端激光准直透镜设置在经反射镜反射后的输出光路的反方向上;还包括水冷系统;单模光纤和增益光纤上都设置有水冷系统。
2. 根据权利要求1所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,其特征在于:所述泵浦源为输出波长为1.55μm的掺铒光纤激光器。
3. 根据权利要求1或2所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,其特征在于:聚焦透镜、反馈端激光准直透镜和输出端激光准直透镜的焦距分别为40mm、12mm和30mm。
4. 根据权利要求3所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,其特征在于:所述单模光纤末端与增益光纤前端熔接在一起。
5. 根据权利要求4所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,其特征在于:增益光纤的纤芯和内包层的半径分别为6.2μm和125μm,纤芯和内包层的数值孔径分别为0.23和0.45,增益光纤的长度为30mm。
6. 根据权利要求5所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,其特征在于:所述增益光纤末端端面为斜八度角。
7. 根据权利要求6所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,其特征在于:在室温条件下,体布拉格光栅VBG中心波长为1750±0.5nm,半高宽FWHM小于1.6nm,相对反射率大于99%,光栅厚度为3.5mm,光栅面积为6mm×8mm,光栅调谐角度小于2°。”
驳回决定具体指出:(1)权利要求1请求保护一种1.75微米窄线宽掺铥光纤激光器,对比文件1公开了一种基于体布拉格光栅的窄线宽掺铥光纤激光器,权利要求1所请求保护的技术方案与对比文件1所公开的内容相比,其区别技术特征是:1)输出波长为1.75微米;2)无源光纤采用单模光纤,设置有反馈端激光准直透镜;输出端激光准直透镜设置在经反射镜反射后的输出光路的反方向上;3)包括水冷系统:单模光纤和增益光纤上都设置水冷系统。对于区别技术特征1),对比文件2公开了一种可调谐掺铥光纤激光器,其给出了利用1.5μm波段的激光泵浦掺铥光纤获得1.7μm激光输出的技术启示;对于区别技术特征2),对比文件3公开了一种窄线宽掺铥光纤激光器,其给出了利用反馈激光准直透镜对反馈激光进行准直的技术启示,进一步地,采用单模光纤仅是本领域技术人员根据实际情况所作的适应性设计,将输出端激光准直透镜设置在经反射镜反射后的输出光路的反方向上同样属于本领域技术人员在现有技术基础上所作的适应性设计;对于区别技术特征3),对比文件1公开了掺杂光纤缠绕在一个水冷的铝制热沉上,为了加强冷却效果,本领域技术人员容易想到另外在单模光纤上设置水冷系统;在对比文件1的基础上结合对比文件2、对比文件3以及本领域的公知常识得到权利要求1所请求保护的技术方案对于本领域技术人员而言是显而易见的,权利要求1不具备突出的实质性特点和显著的进步,不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。(2)从属权利要求2-7的附加技术特征属于本领域常规设计,从属权利要求2-7不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年11月14日向国家知识产权局提出了复审请求,同时提交了修改后的权利要求书。复审请求人认为:(1)本申请与对比文件1相比,主要的区别在于:短波长1.75μm、窄线宽~54pm,对比文件1所能达到的波长为2.05μm,线宽为~300pm;对比文件2给出的方案主要是利用一个衍射光栅以及增益光纤的平切面组成一个谐振腔来实现1723-1973nm的可调谐激光输出,按照其披露的方案,实际上并不能实现稳定的1.75μm短波长、窄线宽综合指标;(2)本申请将增益光纤末端端面设计为斜八度角的形式,并明确相应的纤芯和内包层的具体结构尺寸,是因为充分考虑到了寄生激光(较长波段)带来的影响;这种简明的结构设计能够有效抑制寄生激光。
复审请求人提交的权利要求书如下:
“1. 一种1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,其特征在于:包括泵浦源;
所述泵浦源的输出光路上依次设置有聚焦透镜和反射镜,其中反射镜与泵浦源的输出光路成45°夹角;所述泵浦源为输出波长为1.55μm的掺铒光纤激光器;
经反射镜反射后的输出光路上依次设置有单模光纤、增益光纤、反馈段激光准直透镜和体布拉格光栅VBG;单模光纤末端与增益光纤前端熔接在一起;增益光纤末端端面为斜八度角;所述增益光纤的纤芯和内包层的半径分别为6.2μm和125μm,纤芯和内包层的数值孔径分别为0.23和0.45,增益光纤的长度为30mm;
所述输出端激光准直透镜设置在经反射镜反射后的输出光路的反方向上;
所述单模光纤和增益光纤上都设置有水冷系统,对光路中的单模光纤与增益光纤的熔接点进行水冷。
2. 根据权利要求1所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,其特征在于:聚焦透镜、反馈端激光准直透镜和输出端激光准直透镜的焦距分别为40mm、12mm和30mm。
3. 根据权利要求2所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,其特征在于:在室温条件下,体布拉格光栅VBG中心波长为1750±0.5nm,半高宽FWHM小于1.6nm,相对反射率大于99%,光栅厚度为3.5mm,光栅面积为6mm×8mm,光栅调谐角度小于2°。”
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年11月21日依法受理了该复审请求,并将其转送至原专利实质审查部门进行前置审查。
原专利实质审查部门在前置审查意见中坚持驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理,并于2019年06月21日发出了复审通知书,指出权利要求1-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性,具体如下:(1)权利要求1请求保护一种1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,对比文件1公开了一种基于体布拉格光栅的窄线宽掺铥光纤激光器,权利要求1相对于对比文件1的区别在于:1)所述泵浦源为输出波长为1.55μm的掺铒光纤激光器,窄线宽掺铥光纤激光器输出波长为1.75μm;2)非掺杂光纤为单模光纤;对比文件1中,泵浦光经二向色镜透射后进入非掺杂光纤、增益光纤,输出端激光准直透镜位于二向色镜的反射光路上,而权利要求1中,泵浦光经反射镜反射后进入单模光纤、增益光纤,输出端激光准直透镜位于经反射镜反射后的输出光路的反方向上;3)体布拉格光栅VBG前还具有反馈段激光准直透镜;4)单模光纤末端与增益光纤前端熔接在一起;单模光纤和增益光纤上都设置有水冷系统,对光路中的单模光纤与增益光纤的熔接点进行水冷;增益光纤末端端面为斜八度角;增益光纤的纤芯和内包层的半径分别为6.2μm和125μm,纤芯和内包层的数值孔径分别为0.23和0.45,增益光纤的长度为30mm。对于区别技术特征1),对比文件2公开了一种可调谐掺铥光纤激光器,其给出了利用掺铥光纤获得1.7μm波段激光输出的技术启示,进一步地,根据所需输出激光的波长范围来相应调节泵浦光的波长,这是容易想到和做到的;对于区别技术特征2),采用单模光纤、以及根据反射镜与入射泵浦光的位置关系相应调节输出端激光准直透镜的位置属于本领域技术人员根据实际需要作出的常规设计;对于区别技术特征3),对比文件3公开了一种窄线宽掺铥光纤激光器,其给出了在布拉格光栅反馈端设置激光准直透镜进行准直的技术启示;对于区别技术特征4),将单模光纤的末端和掺铥光纤的前端进行熔接属于本领域常规设计;同时,本领域技术人员在此基础上容易想到在单模光纤和增益光纤上都设置水冷系统,并对单模光纤与增益光纤中容易堆积热量的熔接点进行水冷;另外,纤芯和内包层的半径大小、数值孔径大小,增益光纤的长度属于本领域技术人员根据实际需要作出的常规选择,将光纤端面切割成斜八度角属于本领域常用技术手段;也就是说,在对比文件1的基础上结合对比文件2、对比文件3以及本领域的常规设计从而得到权利要求1请求保护的技术方案是显而易见的,权利要求1请求保护的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步,不符合专利法第22条第3款创造性的规定。(2)从属权利要求2-3的附加技术特征属于本领域技术人员根据实际需要作出的常规选择,从属权利要求2-3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。(3)同时,针对复审请求人的意见陈述进行了回应。
复审请求人于2019年08月05日提交了意见陈述书,并提交了权利要求书的全文修改替换页。修改之处在于:在权利要求1中增加了技术特征: “作为谐振腔的两端,单模光纤5端面形成4%菲涅尔反射”,同时,将权利要求2、3的附加技术特征并入权利要求1中。
复审请求人提交的权利要求书如下:
“1. 一种1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,其特征在于:包括泵浦源;
所述泵浦源的输出光路上依次设置有聚焦透镜和反射镜,其中反射镜与泵浦源的输出光路成45°夹角;所述泵浦源为输出波长为1.55μm的掺铒光纤激光器;
经反射镜反射后的输出光路上依次设置有单模光纤、增益光纤、反馈段激光准直透镜和体布拉格光栅VBG;单模光纤末端与增益光纤前端熔接在一起;作为谐振腔的两端,单模光纤5端面形成4%菲涅尔反射,增益光纤末端端面为斜八度角;所述增益光纤的纤芯和内包层的半径分别为6.2μm和125μm,纤芯和内包层的数值孔径分别为0.23和0.45,增益光纤的长度为30mm;
所述输出端激光准直透镜设置在经反射镜反射后的输出光路的反方向上;
所述单模光纤和增益光纤上都设置有水冷系统,对光路中的单模光纤与增益光纤的熔接点进行水冷;
所述聚焦透镜、反馈端激光准直透镜和输出端激光准直透镜的焦距分别为40mm、12mm和30mm;
在室温条件下,所述体布拉格光栅VBG中心波长为1750±0.5nm,半高宽FWHM小于1.6nm,相对反射率大于99%,光栅厚度为3.5mm,光栅面积为6mm×8mm,光栅调谐角度小于2°。”
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
1.审查文本的认定
复审请求人于2019年08月05日提交了权利要求书的全文替换页。经审查,所作的修改符合专利法第33条的规定。本复审请求审查决定所针对的审查文本是:申请日2015年06月25日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-3页、说明书附图第1-2页,2019年08月05日提交的权利要求第1项。
2.关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
如果权利要求请求保护的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别技术特征,其中,其它对比文件公开了部分区别技术特征且给出了采用该部分区别技术特征解决相应技术问题的技术启示,其余区别技术特征属于本领域的常规设计,在该最接近的现有技术的基础上结合该其它对比文件和本领域的常规设计得到该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的,那么该权利要求不具备创造性。
权利要求1请求保护一种1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器,对比文件1公开了一种基于体布拉格光栅的窄线宽掺铥光纤激光器(参见第881页右栏第2段至第882页右栏第2段、附图1),包括泵浦源;所述泵浦源的输出光路上依次设置有聚焦透镜和二向色镜(相当于反射镜),二向色镜与泵浦源的输出光路成45°夹角;泵浦光经过二向色镜后的光路上依次设置有非掺杂光纤、掺铥光纤(相当于增益光纤)、体布拉格光栅VBG;输出激光经二向色镜反射后通过输出端激光准直透镜进行准直后输出。
由此可见,权利要求1相对于对比文件1的区别在于:(1)所述泵浦源为输出波长为1.55μm的掺铒光纤激光器,窄线宽掺铥光纤激光器输出波长为1.75μm;(2)非掺杂光纤为单模光纤;对比文件1中,泵浦光经二向色镜透射后进入非掺杂光纤、增益光纤,输出端激光准直透镜位于二向色镜的反射光路上,而权利要求1中,泵浦光经反射镜反射后进入单模光纤、增益光纤,输出端激光准直透镜位于经反射镜反射后的输出光路的反方向上;(3)体布拉格光栅VBG前还具有反馈段激光准直透镜;(4)单模光纤末端与增益光纤前端熔接在一起;单模光纤和增益光纤上都设置有水冷系统,对光路中的单模光纤与增益光纤的熔接点进行水冷;作为谐振腔的两端,单模光纤端面形成4%菲涅尔反射,增益光纤末端端面为斜八度角;增益光纤的纤芯和内包层的半径分别为6.2μm和125μm,纤芯和内包层的数值孔径分别为0.23和0.45,增益光纤的长度为30mm;(5)所述聚焦透镜、反馈端激光准直透镜和输出端激光准直透镜的焦距分别为40mm、12mm和30mm,在室温条件下,所述体布拉格光栅VBG中心波长为1750±0.5nm,半高宽FWHM小于1.6nm,相对反射率大于99%,光栅厚度为3.5mm,光栅面积为6mm×8mm,光栅调谐角度小于2°。
对于区别技术特征(1),对比文件2公开了一种可调谐掺铥光纤激光器,其中(参见正文第2部分、图1,4):披露了泵浦激光波长为1565nm时,掺铥光纤激光器产生的激光在1723-1973nm范围内可调谐,可见,对比文件2给出了利用掺铥光纤获得1.7μm波段激光输出的技术启示,这种技术启示会使本领域技术人员在面对如何以掺铥光纤为增益介质得到1.75μm波长激光的技术问题时,有动机地对对比文件1进行改进,并进一步地,根据所需输出激光的波长范围来相应调节泵浦光的波长,这是容易想到和做到的;对于区别技术特征(2),采用单模光纤、以及根据反射镜与入射泵浦光的位置关系相应调节输出端激光准直透镜的位置属于本领域技术人员根据实际需要作出的常规设计;对于区别技术特征(3),对比文件3公开了一种窄线宽掺铥光纤激光器,其中(参见说明书0006段,0015段、附图2),披露了在面向第二分色镜6的垂直光路上设置有反馈端激光准直透镜9和由第一反射式体布拉格光栅VBG1与第二反射式体布拉格光栅VBG2组成的谐振腔端面反射元件,上述技术特征在对比文件3中的作用与其在本申请中的作用相同,均为在布拉格光栅反馈端设置激光准直透镜进行准直,因此,本领域技术人员可以从对比文件3中得到技术启示,将上述区别技术特征(3)与对比文件1进行结合;对于区别技术特征(4),将单模光纤的末端和掺铥光纤的前端进行熔接属于本领域常规设计;同时,对比文件1公开了(参见第881页右栏第3段、图1)利用水冷热沉对光纤进行冷却,本领域技术人员在此基础上容易想到在单模光纤和增益光纤上都设置水冷系统,并对单模光纤与增益光纤中容易堆积热量的熔接点进行水冷;另外,纤芯和内包层的半径大小、数值孔径大小,增益光纤的长度、端面菲涅尔反射的大小属于本领域技术人员根据实际需要作出的常规选择,将光纤端面切割成斜八度角属于本领域常用技术手段;对于区别技术特征(5),聚焦透镜、反馈端激光准直透镜和输出端激光准直透镜的焦距大小、体布拉格光栅VBG的光学参数均属于本领域技术人员根据实际需要作出的常规选择;也就是说,在对比文件1的基础上结合对比文件2、对比文件3以及本领域的常规设计从而得到权利要求1请求保护的技术方案是显而易见的,权利要求1请求保护的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步,不符合专利法第22条第3款创造性的规定。
3. 对复审请求人意见陈述的评述
(1)复审请求人指出:权利要求1与对比文件1相比,区别技术特征至少包括:1)依次设置的单模光纤、增益光纤、反馈段激光准直透镜和体布拉格光栅VBG;2)光学透镜组的特定焦距匹配;3)体布拉格光栅VBG的特定参数;4)作为谐振腔的两端,单模光纤端面形成4%菲涅尔反射,增益光纤末端端面为斜八度角,以及增益光纤相应的纤芯和内包层的具体结构尺寸。对比文件1-3均未公开上述技术特征,对比文件1所能达到的波长为2.05μm,线宽为~300pm;对比文件2给出的方案主要是利用一个衍射光栅以及增益光纤的平切面组成一个谐振腔来实现1723-1973nm的可调谐激光输出,按照其披露的方案,实际上并不能实现稳定的1.75μm短波长、窄线宽综合指标;对比文件3中并未设置本申请中所述的“单模光纤5”,本申请中的单模光纤5与增益光纤、反馈段激光准直透镜和体布拉格光栅VBG存在特定的整体位置关系,是不宜分割开来去解读的,对比文件3只是单纯实现窄线宽,仍然无法实现1. 75μm的短波长。
对此,合议组认为:首先,对于上述区别技术特征的论述,参见对于权利要求1的创造性评述部分;其次,对比文件1公开了主要的腔型结构,虽然其泵浦光波长与激射波长与权利要求1不同,但对比文件2给出了利用掺铥光纤获得1.7μm波段激光输出的技术启示,这种技术启示会使本领域技术人员在面对如何以掺铥光纤为增益介质得到1.75μm波长激光的技术问题时,有动机对对比文件1进行改进,并进一步地,根据所需输出激光的波长范围来相应调节泵浦光的波长范围,这是容易想到和做到的,另外,对比文件3的引入在于说明现有技术中存在着在布拉格光栅反馈端设置激光准直透镜进行准直的技术启示;对于权利要求1的评述是基于对比文件1-3以及本领域常规设计的结合,而并非单独地一一进行对比,基于上述结合后形成的技术方案同样能够实现短波长、窄线宽的技术效果。
(2)复审请求人指出:本申请中,对谐振腔整体进行了具体的优化,即:单模光纤5端面形成4%菲涅尔反射,增益光纤末端端面为斜八度角,以及增益光纤相应的纤芯和内包层的具体结构尺寸,另外,“防止自激振荡激光的产生”也不完全等同于本申请中的“抑制寄生激光”。
对此,合议组认为:首先,对于复审请求人提到的菲涅尔反射大小、纤芯、内包层尺寸等具体参数,本申请的说明书中仅是泛泛地进行了记载,并未记载为何这种参数的选择或其设置使得本申请的技术方案对于本领域技术人员而言是非显而易见的,复审请求人认为上述参数的设置使得权利要求1具备创造性的理由缺乏事实依据;其次,在本领域,将输出光纤端面呈角度切割或研磨以防止端面反射是本领域的常用技术手段,例如文献:王清月等,《光子晶体光纤与飞秒激光技术》,机械工业出版社,2013年1月第1版,第240页,其披露了“光纤两端都进行塌陷并研磨成8°角,以防止自激振荡激光的产生”,该操作避免了自发辐射形成闭环反馈振荡,也就是复审请求人提到的“抑制寄生激光”。
综上,对于复审请求人陈述的关于本申请具备创造性的理由,合议组不予支持。
基于以上事实和理由,合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年07月31日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。


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