发明创造名称：一种半导体泵浦放电气体激光器
外观设计名称：
决定号：191430
决定日：2019-09-29
委内编号：1F267636
优先权日：
申请（专利）号：201510755529.9
申请日：2015-11-06
复审请求人：华中科技大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：白建辉
合议组组长：谭晓波
参审员：肖远
国际分类号：H01S3/0941，H01S3/0943
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条3款
决定要点
：如果一项权利要求的技术方案与最接近的对比文件之间存在区别特征，而该区别特征中的一些已经被其他对比文件所公开，并且在其他对比文件中所起的作用与其在本申请中的作用相同，另外一些区别技术特征属于本领域的常用技术手段，则该权利要求的技术方案不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510755529.9，名称为“一种半导体泵浦放电气体激光器”的发明专利申请（下称本申请）。其申请日为2015年11月06日，公开日为2016年01月20日，申请人为华中科技大学。
经实质审查，国家知识产权局专利实质审查部门以本申请的权利要求1-6项不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定为由，于2018年09月07日作出驳回决定。驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件1：“Kinetics of an optically pumped metastable Ar laser”, J.Han等, 《Proceedings of SPIE》, 第8962卷, 第896202-1~13页, 2014年3月，公开日为2014年3月3日；
对比文件2：CN102354905A，公开日为2012年02月15日；
对比文件3：US5349600A，公开日为1994年09月20日。驳回决定所依据的文本为申请日提交的说明书摘要、说明书第1-37段、摘要附图、说明书附图；2018年5月7日提交的权利要求第1-6项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种半导体激光泵浦放电气体激光器，包括半导体激光器(1)、光学整形系统(2)、电极对(4)、放电管(5)、电极对(4)、尾镜(9)和输出镜(10)，其特征在于：
所述电极对(4)由两块电极组成，平行对称紧贴放置于放电管(5)外层，通过匹配网络(7)与射频电源(8)相连，用于对放电管(5)内的工作气体进行射频放电；所述电极对(4)为铝或铜材料制成，电极对(4)为与放电管(5)外壁吻合较好的曲面；所述电极对(4)内部设置有水冷流道，所述放电管(5)是圆柱形；
所述尾镜(9)和输出镜(10)分别位于放电管(5)两个端面，两者与放电管(5)共同组成谐振腔，输出镜(10)用于激光束输出；
所述放电管(5)的外壁靠近光学整形系统(2)一面镀有与泵浦光形状尺寸相适应、对该泵浦光波段的高透射率膜(12)，外壁其余部分镀有对泵浦光波段的高反射率膜(13)，放电管(5)内壁不镀膜或者镀有一层对泵浦光波段的高透射率膜(12)；放电管(5)内注有工作气体，工作气体为稀有气体或稀有气体与其他辅助气体组成的混合气体；
所述半导体激光器(1)用于产生泵浦光，发出的泵浦光通过光学整形系统(2)，会聚成一个窄长条状的光斑，通过放电管(5)外壁的高透射率膜(12)，注入放电管(5)内；所述泵浦光的中心波长与放电管(5)内工作气体射频放电后产生的气体粒子的吸收谱线相匹配。
2. 根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述放电管(5)中的工作气体为氩气与氦气的混合气体，气压在0.5～2.0个大气压，氩气与氦气体积比为1:50～1:4。
3. 根据权利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述放电管(5)中的工作气体可以为氖气、氩气、氪气或氙气中的一种，或为氖气与氦气、 氩气与氦气、氪气与氦气或氙气与氦气的二元混合气体，或为氖气、氩气、氪气、氙气或氦气同其他辅助气体的多元混合气体。
4. 根据权利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述屏蔽腔(6)安装在电极对(4)外部，由金属材料制成，其内部充有高电离能气体或抽成真空，用于防止放电管(5)内工作气体在阈值之下发生击穿；屏蔽腔(6)与半导体激光器(1)相对位置设有屏蔽腔窗口(3)，用于泵浦光透射。
5. 根据权利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述放电管(5)内设有进气口(14)和排气口(15)，在进气口(14)和排气口(15)之间的外部管路串联有风机(16)和热交换器(17)，使工作气体形成气体循环。
6. 根据权利要求1或2所述的激光器，其特征在于，其屏蔽腔(6)内有多个放电管(5)串联，各相邻放电管(5)外壁的电极对(4)布放方向相互垂直。”
驳回决定认为，权利要求1相对于对比文件1的区别在于：（1）电极对平行对称紧贴放置于放电管外层，通过匹配网络与射频电源相连，用于对放电管内的工作气体进行射频放电；尾镜和输出镜分别位于放电管两个端面；电极对为铜或铝材料制成，电极对为与放电管外壁吻合较好的曲面；电极对内部设置有水冷通道；（2）放电管的外壁靠近光学整形系统一面镀有与泵浦光形状尺寸相适应、对该泵浦光波段的高透射率膜，外壁其余部分镀有对泵浦光波段的高反射率膜，放电管内壁不镀膜或者镀有一层对泵浦光波段的高透射率膜；泵浦光通过光学整形系统，会聚成一个窄长条状的光斑，再通过放电管外壁的高透射率膜。但是区别技术特征（1）通过对比文件2以及本领域的常规实验手段即可得到，区别技术特征（2）通过对比文件3以及本领域的常用技术手段即可得到，因此，权利要求1不具有创造性。从属权利要求2-6的附加技术特征或者被对比文件1、2所公开，或者属于本领域的常用技术手段，因此这些权利要求都不具有创造性。
申请人华中科技大学（下称复审请求人）对上述驳回决定不服, 于2018年12月03日向国家知识产权局提出了复审请求，同时提交了权利要求书的全文替换页，具体是在原始权利要求的基础上，将原始权利要求9和原始权利要求4的附加技术特征增加到原始权利要求1中，也即在权利要求1中增加如下技术特征：所述放电管是圆柱形，所述电极对为与放电管外壁吻合较好的曲面，并删除了原始权利要求4和9，相对于驳回所针对的权利要求来说，删除了“所述电极对内部设置有水冷流道”，修改后的权利要求书如下：
“1. 一种半导体激光泵浦放电气体激光器，包括半导体激光器(1)、光学整形系统(2)、电极对(4)、放电管(5)、电极对(4)、尾镜(9)和输出镜(10)，其特征在于：
所述电极对(4)由两块电极组成，平行对称紧贴放置于放电管(5)外层，通过匹配网络(7)与射频电源(8)相连，用于对放电管(5)内的工作气体进行射频放电；所述放电管(5)是圆柱形，所述电极对(4)为与放电管(5)外壁吻合较好的曲面；
所述尾镜(9)和输出镜(10)分别位于放电管(5)两个端面，两者与放电管(5)共同组成谐振腔，输出镜(10)用于激光束输出；
所述放电管(5)的外壁靠近光学整形系统(2)一面镀有与泵浦光形状尺寸相适应、对该泵浦光波段的高透射率膜(12)，外壁其余部分镀有对泵浦光波段的高反射率膜(13)，放电管(5)内壁不镀膜或者镀有一层对泵浦光波段的高透射率膜(12)；放电管(5)内注有工作气体，工作气体为稀有气体或稀有气体与其他辅助气体组成的混合气体；
所述半导体激光器(1)用于产生泵浦光，发出的泵浦光通过光学整形系统(2)，会聚成一个窄长条状的光斑，通过放电管(5)外壁的高透射率膜(12)，注入放电管(5)内；所述泵浦光的中心波长与放电管(5)内工作气体射频放电后产生的气体粒子的吸收谱线相匹配。
2. 根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述放电管(5)中的工作气体为氩气与氦气的混合气体，气压在0.5～2.0个大气压，氩气与氦气体积比为1:50～1:4。
3. 根据权利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述放电管(5)中的工作气体可以为氖气、氩气、氪气或氙气中的一种，或为氖气与氦气、氩气与氦气、氪气与氦气或氙气与氦气的二元混合气体，或为氖气、氩气、 氪气、氙气或氦气同其他辅助气体的多元混合气体。
4. 根据权利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述电极对(4)内部设置有水冷流道。
5. 根据权利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述屏蔽腔(6)安装在电极对(4)外部，由金属材料制成，其内部充有高电离能气体或抽成真空，用于防止放电管(5)内工作气体在阈值之下发生击穿；屏蔽腔(6)与半导体激光器(1)相对位置设有屏蔽腔窗口(3)，用于泵浦光透射。
6. 根据权利要求1、2或5所述的激光器，其特征在于，所述放电管(5)内设有进气口(14)和排气口(15)，在进气口(14)和排气口(15)之间的外部管路串联有风机(16)和热交换器(17)，使工作气体形成气体循环。
7. 根据权利要求1、2或5所述的激光器，其特征在于，其屏蔽腔(6)内有多个放电管(5)串联，各相邻放电管(5)外壁的电极对(4)布放方向相互垂直。”
复审请求人认为：所有对比文件均未公开“放电管是圆柱形，电极对为与放电管外壁吻合较好的曲面”，也未给出将对比文件的电极对改为曲面的启示，并且本申请将电极对设置为曲面取得了显著技术效果。
经形式审查合格，国家知识产权局依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。原审查部门坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年05月27日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1与对比文件1之间的区别在于：（1）电极对紧贴放置于放电管外层，通过匹配网络与射频电源相连，用于对放电管内的工作气体进行射频放电；尾镜和输出镜分别位于放电管两个端面，电极对为与放电管外壁吻合较好的曲面；（2）放电管的外壁靠近光学整形系统一面镀有与泵浦光形状尺寸相适应、对该泵浦光波段的高透射率膜，外壁其余部分镀有对泵浦光波段的高反射率膜，放电管内壁不镀膜或者镀有一层对泵浦光波段的高透射率膜；泵浦光通过光学整形系统，会聚成一个窄长条状的光斑，再通过放电管外壁的高透射率膜。区别技术特征（1）通过对比文件2以及本领域的公知常识即可得到，区别技术特征（2）通过对比文件3以及本领域常用技术手段即可得到，因此，权利要求1不具有创造性。权利要求2-7的附加技术特征或者被对比文件1、2所公开，或者属于本领域的公知常识，因此，权利要求2-7也都不具有创造性。
针对上述复审通知书，复审请求人于2019年07 月08日提交了意见陈述书，未提交修改文件。
复审请求人认为：权利要求1与对比文件1之间至少存在以下区别技术特征：放电管是圆柱形，电极对为与放电管外壁吻合较好的曲面，尾镜和输出镜分别位于放电管两个端面，两者与放电管共同组成谐振腔，输出镜用于激光束输出。其中放电区、半导体光泵区和谐振腔镜片覆盖区是一个整体，不能进行拆分，通过将放电区，半导体光泵区和谐振腔镜片覆盖区完全匹配，实现高功率和高电光转换效率的激光输出，本申请是在特定的二级泵浦领域提出了一个新的技术问题，而现有技术中并未给出技术问题，也未给出技术思路，审查员的检索受到了本申请的启发，所以本申请具有创造性。
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
审查文本的认定
在复审程序中，复审请求人于2018年12月03日提交了权利要求书的修改替换页，经审查，其中所作的修改符合专利法第33条规定。因此，本决定是基于以下文本做出的：
复审请求人于申请日提交的说明书摘要、说明书第1-37段、摘要附图、说明书附图；2018年12月03日提交的权利要求第1-7项。
2、具体理由的阐述
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。
如果一项权利要求的技术方案与最接近的对比文件之间存在区别特征，而该区别特征中的一些已经被其他对比文件所公开，并且在其他对比文件中所起的作用与其在本申请中的作用相同，另外一些区别技术特征属于本领域的常用技术手段，则该权利要求的技术方案不具备创造性。
具体到本案：
1.权利要求1请求保护一种半导体泵浦放电气体激光器。对比文件1（“Kinetics of an optically pumped metastable Ar laser”, J.Han等, 《Proceedings of SPIE》, 第8962卷, 第896202-1~13页, 2014年3月）公开了光学泵浦亚稳态氩气激光器的动力学研究，并具体公开了以下技术特征（参见第896202-1页倒数第2段至第896202-6页第1段，图1-10）：图2示出了用于研究光泵浦氩气的装置，该系统在参考文献6（“Demonstration of a diode-pumped metastable Ar laser”, J.Han等,《Optics Letters》, 第38卷第24期, 第5458-5461页, 2013年12月）中进行了详细描述（参见第896202-2页倒数第2段）：连续光泵浦源使用腔外的高功率激光二极管来构建。柱透镜用于沿着光轴对激光二极管的泵浦光进行准直，然后通过20cm焦距的平凸透镜将泵浦激光束聚焦到电极的中心（参见文献6的5459页右栏第3段）。放电是在一对平行的不锈钢板之间进行的，这两个电极是安装在圆柱形玻璃池内的（参见文献6的第5459页左栏）。从附图2中还可以看到其包括位于左侧的反射镜和位于右侧的输出耦合器，从附图2中还可以看到，两个电极板基本是平行的。圆柱形玻璃池内填充有Ar和He的混合气体，亚稳态的4S[3/2]2原子是通过放电产生的（参见文献6的第5458页右栏最后一段）。在氩4p[5/2]3←4S[3/2]2的泵浦波长（811.754nm）处，激光二极管提供了最大约8W的功率。
将对比文件1公开的内容与权利要求1进行比较可知，对比文件1中的激光二极管相当于半导体激光器，柱透镜和平凸透镜相当于权利要求1中的光学整形系统，对比文件1的基本平行的不锈钢板电极对相当于权利要求1的平行对称的电极对，圆柱形玻璃池相当于权利要求1的圆柱形放电管，对比文件1中左侧的反射镜相当于权利要求1的尾镜，对比文件1中右侧的输出耦合器相当于权利要求1的输出镜。对比文件1中的圆柱形玻璃池内填充有Ar和He的混合气体相当于权利要求1中的工作气体为稀有气体或稀有气体与其他辅助气体的混合气体。对比文件1的在氩4p[5/2]3←4S[3/2]2的泵浦波长（811.754nm）处激光二极管提供了最大约8W的功率相当于权利要求1中的泵浦光的中心波长与放电管内工作气体射频放电后产生的气体粒子的吸收谱线相匹配。对比文件1公开的显然也是一种半导体泵浦放电气体激光器。
因此，权利要求1与对比文件1的区别特征在于：（1）电极对紧贴放置于放电管外层，通过匹配网络与射频电源相连，用于对放电管内的工作气体进行射频放电；尾镜和输出镜分别位于放电管两个端面，电极对为与放电管外壁吻合较好的曲面；（2）放电管的外壁靠近光学整形系统一面镀有与泵浦光形状尺寸相适应、对该泵浦光波段的高透射率膜，外壁其余部分镀有对泵浦光波段的高反射率膜，放电管内壁不镀膜或者镀有一层对泵浦光波段的高透射率膜；泵浦光通过光学整形系统，会聚成一个窄长条状的光斑，再通过放电管外壁的高透射率膜。基于上述区别特征可以确定，本发明实际解决的技术问题是如何避免电极溅射污染以及提高激光器的输出功率。
对于区别特征（1），对比文件2（CN102354905A）公开了一种射频激励气体激光器，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第0003-0022段，附图1-3）：通过匹配网络5与放电电极2连接的射频电源6；放电电极2位于板条状密封放电室1（即放电管）的左右两侧外，结合附图1可知，放电电极2平行对称紧贴放置在板条状密封放电室1的外层，放电电极2与放电室1的接触面为平面（即电极对与放电管外壁吻合较好）；尾镜端条状反射镜11和输出端条状反射镜12均为条状凹面反射镜，并分别位于板条状密封放电室1的前端和后端；通过耦合进入放电室进行放电，放电过程中不会出现电极溅射污染放电室和谐振腔的镜片（参见说明书第0022段，附图1-3）。由此可见，上述技术特征在对比文件2中所起的作用与在权利要求1中为解决实际技术问题所起的作用相同，都是为了避免电极溅射污染。即对比文件2中给出了将上述区别技术特征用于对比文件1的技术方案以解决其技术问题的启示。此外，在对比文件1所公开的采用圆柱形放电管的基础上，将电极对设置为与放电管外壁吻合较好的曲面属于本领域的公知常识，例如参考文献（《Laser Pulses-Theory,Technology, and Applications》,Igor Peshko, 第123-125页,InTech出版社，2012年10月，第一版）的图9（b）中采用射频放电和圆柱形放电管，电极对设置成与放电管外壁吻合较好的曲面。
对于区别特征（2），对比文件3（US5349600A）公开了一种固体激光器，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第2栏底38行至第5行第15行、第11栏第32-68行，附图1-2、6-7A）：包括包壳21、芯棒22（激光增益介质）；柱透镜25和柱透镜26（两透镜对应于光学整形系统）；在包壳21外表面沿z轴方向蒸镀一层金属膜以形成反射镜23，并留出0.2mm宽的狭缝作为泵浦光入射窗口24；由于使用了柱透镜，入射到包壳表面的泵浦光将只在Y方向会聚；结合附图2可知，半导体激光器27发出的泵浦光将会聚成一个窄长条的光斑；结合附图7A可知，为避免泵浦光的反射，在狭缝处镀有增透膜50；采用改进结构的激光元件的激光输出效率要高于附图10所示的传统激光元件。由此可见，上述技术特征在对比文件3中所起的作用与在权利要求1中为解决实际技术问题所起的作用相同，都是为了提高激光器的输出功率。即对比文件3中给出了将上述区别特征用于对比文件1的技术方案以解决其技术问题的启示。在对比文件3的启示下，为增加气体增益介质对泵浦光能量的吸收效率从而提高激光器的输出功率，本领域技术人员有动机在包覆工作气体的放电管外壁设置类似布局的增透膜和高反膜。此外，基于成本或性能要求等方面考虑，本领域技术人员可以选择在放电管内壁不镀膜或镀一层对泵浦光波段的增透膜。
因此，在对比文件1的基础上，结合对比文件2，3和本领域常规技术手段来获得权利要求1所请求保护的技术方案相对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此权利要求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。
针对复审请求人意见，合议组认为：放电管设置为圆柱形，电极为与放电管外壁吻合的曲面，谐振腔的两个端镜设置在谐振腔的两端均属于本领域常用技术手段，例如可参见参考文献（《Laser Pulses-Theory,Technology, and Applications》,Igor Peshko, 第123-125页,InTech出版社，2012年10月，第一版），使用半导体激光器进行侧面泵浦也属于常用的技术手段。二级泵浦已经被对比你文件1所公开，并且设置圆柱形的放电管以及曲面形的电极属于一个普遍性的需求，并不单单存在于二级泵浦，例如上面的参考文献中的激光器并不是二级泵浦的激光器，但是其公开了可进行上述形式的设置方式，因此，复审请求人的意见不具有说服力。
2.权利要求2，3引用在前权利要求。对比文件1公开了（参见第896202-1页倒数第2段至第896202-2页第2段、第896202-4页第1-3段）：工作气体为氩气与氦气的混合气体，其中氩气为32torr、氦气为400torr（混合气体总气压为432torr，约为0.57个大气压，落在0.5-2.0个大气压的数值范围内，氩气与氦气体积比为1:12.5，落在1:50~1:4的数值范围内）；脉冲光激励用于从Rg*/He混合气体中诱导激光激射，其中Rg为氦气、氩气、氪气、氙气（即工作气体可以是氖气与氦气、氩气与氦气、氪气与氦气、氙气与氦气的二元混合气体）；工作气体还可以是纯氩气。此外，在对比文件1的基础上，将工作气体选择为纯氖气、纯氪气或纯氙气，或将各稀有气体与其他辅助气体组成的多元混合气体是本领域技术人员容易想到的。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2和3也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。
3.权利要求4、5引用权利要求1或2。对比文件2公开了（参见说明书第0022段，附图1-3）：金属套罩7（即屏蔽腔，由金属材料制成）将板条状密封放电室1、放电电极2、水冷通道3、储气室4、匹配网络5和射频电源6进行封闭，以防止射频辐射对外界环境的污染；金属罩7开有通光孔13。此外，为防止放电管内工作气体在阈值之下发生击穿，将屏蔽腔内部充入高电离能气体或抽成真空以提高放电时的稳定性和均匀性是本领域技术人员容易想到的；而当将作为泵浦源的半导体激光器设置在屏蔽腔外时，在屏蔽腔与半导体激光器相对位置设置屏蔽腔窗口以用于透过泵浦光是本领域技术人员容易想到的，很显然，开窗以后更加利于光通过。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求4、5也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。
4.权利要求6引用权利要求1,2或5。对比文件1公开了（参见图2）：圆柱形气室设有进气口和排气口。此外，在进气口和排气口之间的外部管路串联有风机和热交换器使工作气体形成循环是本领域的常规技术选择。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求6也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。
5.权利要求7引用权利要求1,2或5。此外，为进一步提高激光器输出功率，设置多个串联的放电管，并将各相邻放电管外壁的电极对布放方向相互垂直属于本领域的常用技术手段，例如（《Gas Lasers》, Masamori Endo等，第248页，CRC出版社，2007年12月，第一版）中提到：增益介质越长，输出功率显然越高；并将多个圆柱形放电管串联以便增加增益介质长度。而将放电管设置在屏蔽腔内已经对比文件2所公开，因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求7也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。
综上，本申请的权利要求1-7均不具有创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018 年09月07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，请求人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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