发明创造名称：具有往返结构的脉冲光纤激光器
外观设计名称：
决定号：191431
决定日：2019-09-29
委内编号：1F268265
优先权日：
申请（专利）号：201510396779.8
申请日：2015-07-08
复审请求人：深圳市镭神智能系统有限公司
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：H01S3/067，H01S3/083
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201510396779.8，名称为“具有往返结构的脉冲光纤激光器”的发明专利申请（下称本申请）。其申请日为2015年07月08日，公开日为2015年11月25日，申请人为深圳市镭神智能系统有限公司。
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1-9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08月27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：US2009/0086773A1，公开日期为2009年04月02日；
对比文件2：US9042007B1，公开日期为2015年05月26日。
驳回决定所依据的文本为申请日2015年07月08日申请日提交的说明书摘要、说明书第1-41段、摘要附图、说明书附图图1-3以及2018年01月16日提交的权利要求第1-9项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种具有往返结构的脉冲光纤激光器，其特征在于，包括电路模组和光路模组，所述光路模组包括用于预放大级的第一光纤放大器和用于主功率放大级的第二光纤放大器，所述预放大级和所述主功率放大级共用同一多模半导体激光器；所述第一光纤放大器还包括一往返机构，信号光往返两次经过所述往返机构进行预放大；
所述往返机构包括三端口环形器、第一合束器、第一增益光纤和窄带反射镜，且在所述单模半导体激光器后接所述三端口环形器，依次连接所述第一合束器、所述第一增益光纤和所述窄带反射镜，所述信号光经过所述第一增益光纤进行预放大，所述窄带反射镜将噪声滤除；
所述光路模组还包括单模半导体激光器、第一光在线隔离器、模式匹配器、窄带滤波器、第二光在线隔离器和输出跳线；
所述第一光纤放大器包括依次连接的所述多模半导体激光器、多模分束器和所述往返机构，所述信号光经所述第一增益光纤和所述多模半导体激光器经过所述多模分束器分别接入所述预放大级和所述主功率放大级；所述第二光纤放大器包括所述多模半导体激光器、所述多模分束器、第二合束器和第二增益光纤；
所述信号光经过所述第二光纤放大器进行主功率放大，经过所述窄带滤波器对噪声光滤除，再经所述第二光在线隔离器后通过所述输出跳线输出。
2. 根据权利要求1所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述三端口环形器是1064nm三端口环形器，所述多模半导体激光器是915nm多模半导体激光器，所述窄带反射镜是1064nm窄带反射镜，所述信号光为1064nm信号光。
3. 根据权利要求1所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述三端口环形器控制光路传输方向，第一端口输入的所述信号光只从第二端口输出，所述第二端口输入的信号光只从第三端口输出。
4. 根据权利要求2所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述三端口环形器内部三个端口设置的准直器都为准直扩束的准直器。
5. 根据权利要求1所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述第二光纤放大器设置有正向泵浦或反向泵浦。
6. 根据权利要求5所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述第二光纤放大 器结构中设置的是正向泵浦，所述第二合束器的信号输入端与模式匹配器连接，所述第二合束器的信号输出端与所述第二增益光纤连接，所述第二增益光纤与所述窄带滤波器输入端连接。
7. 根据权利要求5所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述第二光纤放大器结构中设置的是反向泵浦，所述第二增益光纤一端与所述模式匹配器连接，另一端与所述第二合束器的信号输出端连接，所述第二在线合束器的信号输入端与所述窄带滤波器输入端连接。
8. 根据权利要求1所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述第一增益光纤和所述第二增益光纤都是掺镱双包层光纤。
9. 根据权利要求1所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述脉冲光纤激光器是主振荡功率放大结构。”
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）预放大级和主功率放大级共用同一个多模半导体激光器；（2）所述光路模组还包括单模半导体激光器；（3）所述光路模组还包括第一光在线隔离器、模式匹配器、窄带滤波器、第二光在线隔离器和输出跳线。但是区别技术特征（1）已被对比文件2所公开，区别技术特征（2）在对比文件1的基础上是容易想到的，区别技术特征（3）为本领域的常用技术手段，因此，权利要求1不具有创造性。从属权利要求2-9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。
申请人深圳市镭神智能系统有限公司（下称复审请求人）对上述驳回决定不服, 于2018年12月11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，具体是将原始权利要求2、6-8的附加技术特征增加到权利要求1形成新的权利要求1，并删除了原始权利要求2、6-8，修改后的权利要求书如下：
“1. 一种具有往返结构的脉冲光纤激光器，其特征在于，包括电路模组和光路模组，所述光路模组包括用于预放大级的第一光纤放大器和用于主功率放大级的第二光纤放大器，所述预放大级和所述主功率放大级共用同一多模半导体激光器；所述第一光纤放大器还包括一往返机构，信号光往返两次经过所述往返机构进行预放大；
所述往返机构包括三端口环形器、第一合束器、第一增益光纤和窄带反射镜，且在所述单模半导体激光器后接所述三端口环形器，依次连接所述第一合束器、所述第一增益光纤和所述窄带反射镜，所述信号光经过所述第一增益光纤进行预放大，所述窄带反射镜将噪声滤除；
所述光路模组还包括单模半导体激光器、第一光在线隔离器、模式匹配器、窄带滤波器、第二光在线隔离器和输出跳线；
所述第一光纤放大器包括依次连接的所述多模半导体激光器、多模分束器和所述往返机构，所述信号光经所述第一增益光纤和所述多模半导体激光器经过所述多模分束器分别接入所述预放大级和所述主功率放大级；所述第二光纤放大器包括所述多模半导体激光器、所述多模分束器、第二合束器和第二增益光纤；
所述信号光经过所述第二光纤放大器进行主功率放大，经过所述窄带滤波器对噪声光滤除，再经所述第二光在线隔离器后通过所述输出跳线输出；
所述第二光纤放大器设置有反向泵浦；
所述第二光纤放大器结构中设置的是反向泵浦，所述第二增益光纤一端与所述模式匹配器连接，另一端与所述第二合束器的信号输出端连接，所述第二在线合束器的信号输入端与所述窄带滤波器输入端连接。
2. 根据权利要求1所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述三端口环形器 是1064nm三端口环形器，所述多模半导体激光器是915nm多模半导体激光器，所述窄带反射镜是1064nm窄带反射镜，所述信号光为1064nm信号光。
3. 根据权利要求1所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述三端口环形器控制光路传输方向，第一端口输入的所述信号光只从第二端口输出，所述第二端口输入的信号光只从第三端口输出。
4. 根据权利要求2所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述三端口环形器内部三个端口设置的准直器都为准直扩束的准直器。
5. 根据权利要求1所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述第一增益光纤和所述第二增益光纤都是掺镱双包层光纤。
6. 根据权利要求1所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述脉冲光纤激光器是主振荡功率放大结构。”
复审请求人认为：权利要求1是反向泵浦，而对比文件1是正向泵浦，两者目的不同，本申请是为了如何使第二放大器的增益能力更高，并且根据说明书的记载，取得了17.9KW的峰值功率。其次，本申请的反向泵浦实现了比正向泵浦更高的增益性能和功率转化率，具有意料不到的技术效果。
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）预放大级和主功率放大级共用同一个多模半导体激光器，并使用多模分束器对泵浦光进行分束；（2）种子源为单模半导体激光器；（3）所述光路模组还包括第一光在线隔离器、模式匹配器、窄带滤波器、第二光在线隔离器和输出跳线；（4）第二光纤放大器设置有方向泵浦，第二增益光纤一端与模式匹配器连接，另一端与第二合束器的信号输出端连接，第二在线合束器的信号输入端与窄带滤波器输入端连接。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）是在对比文件1的基础上容易想到的，区别技术特征（3）和（4）均属于本领域的常用技术手段，因此，权利要求1不具有创造性。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，或者属于本领域的公知常识，因此，权利要求2-6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05日提交了意见陈述书，并提交了权利要求书的全文替换页。具体修改是在权利要求1中增加了如下技术特征“所述三端口环形器的第三端口依次连接所述第一光在线隔离器、模式匹配器、第二增益光纤、所述窄带滤波器、所述第二光在线隔离器和输出条线”以及“所述多模分束器的分光比为20:80，其中，20%端口的多模分束器输出端与所述第一合束器输出端与所述第二合束器的泵浦端连接”，并将特征“所述第二在线合束器的信号输入端与所述窄带滤波器输入端连接”修改为“所述第二合束器的信号输入端与所述窄带滤波器输入端连接”。
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：1）所述单模半导体激光器后接三端口环形器，依次连接第一合束器、第一增益光纤和窄带反射镜，信号光经第一增益光纤和多模半导体激光器经过多模分束器分别接入预防大级和主功率放大级，2）所述三端口环形器的第三端口依次连接所述第一光在线隔离器、模式匹配器、第二增益光纤、所述窄带滤波器、所述第二光在线隔离器和输出跳线；3）所述多模分束器的分光比为20:80，其中，20%端口的多模分束器输出端与所述第一合束器输出端与所述第二合束器的泵浦端连接。关于区别技术特征1），审查意见中的“光耦合器140相当于权利要求1中的第一合束器”是错误的，对比文件1中的光耦合器实质上是将电信号转换为光信号。对比文件2实质上是通过单个泵浦对多级放大级进行泵浦，而本申请是利用合束器将多模泵浦激光高效耦合到双包层光纤的内包层中，进而实现单模光信号放大。针对区别技术特征2），电路的发明创造中，每个元件器都是常用器件，但是这并不会影响组合后电路的创造性，所以权利要求1中第一光在线隔离器、模式匹配器、窄带滤波器以及第二光在线隔离器的设置组合也是具有创造性的。同时还认为对比文件1和和对比文件2并不存在结合的启示。针对区别技术特征3），对比文件1和对比文件2均未公开上述区别技术特征，同时实现了较大的功率放大倍数。
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2019年07月05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条的规定。因此，本决定是基于以下文本做出的：
复审请求人于申请日2015年07月08日提交的说明书摘要、说明书第1-41段、摘要附图、说明书附图图1-3以及2019年07月05日提交的权利要求第1-6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1-6不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1请求保护一种具有往返结构的脉冲光纤激光器。对比文件1（US2009/0086773A1）公开了一种可调谐脉冲激光源系统，具体公开了如下内容（参见说明书[0010]-[0044]段，附图1）：高功率脉冲激光器100包括用于产生种子信号的种子源110，该种子信号被注入到环形器120的第一端口。该种子源是一个连续波半导体激光器（参见说明书第0016段）；通过环形器120之后，种子信号光从环形器的第二端口122出来并进入光强度调制器130的一端（参见说明书第0020段）；种子信号光通过调制器130后产生光脉冲，然后光脉冲第一次通过第一光放大器150并在此处被放大（参见说明书第0023段）；第一光放大器150是一个光纤放大器。在一个实施例中，构造光放大器150的光纤均采用保偏单模光纤。半导体泵浦激光器142通过光耦合器140耦合到稀土掺杂光纤环144上（参见说明书第0024-0025段）；从光放大器150出来的信号光沿着光路148到达反射结构146并被其反射回光放大器150。这样，信号第二次经过光放大器150并被再次放大（参见说明书第0027段）；反射结构146是一个直接写在光放大器150的光纤上的光纤布拉格光栅，其中心波长和光谱宽度与种子源110的输出严密地相匹配（参见说明书第0028段）；从光放大器150出来的信号光沿着光路136到达调制器136的第二端，然后从调制器136的第一端出来然后进入光环形器120的第二端口122，然后从光环形器120的沿着光路148的第三端口116出射（参见说明书第0029段）；当上述光信号通过第二光放大器160时被放大，第二光放大器160是光纤放大器，包括通过光耦合器152耦合到稀土掺杂光纤环156上的半导体泵浦激光器154（参见说明书第0030段）；最后由第二光纤放大器160的输出170输出（参见说明书第0044段）。
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中的光环形器120相当于权利要求1中的三端口环形器，光耦合器140相当于权利要求1中的第一合束器，稀土掺杂光纤环144相当于权利要求1中的第一增益光纤，反射结构146的中心波长和光谱宽度与种子源110的输出严密地相匹配（也即要实现窄带反射，滤除噪声），所以该反射结构146相当于权利要求1中的窄带反射镜。对比文件1中种子光先后通过光环形器120，光耦合器140、稀土掺杂光纤环144，被稀土掺杂光纤环144放大之后被反射结构146反射并再次经过稀土掺杂光纤环144进行放大，第一光放大器150相当于权利要求1中的往返结构和第一光纤放大器并且信号光往返两次经过往返机构进行预放大。对比文件1中的光耦合器152相当于权利要求1中的第二合束器，稀土掺杂光纤环156相当于权利要求1中的第二增益光纤。第二光放大器160相当于权利要求1中的第二光纤放大器，其也是用于对于前面已经经过两次放大的信号光进行再次放大，也即主功率放大。输出170用于将经过第二光放大器160放大后的信号光输出。光纤激光器的种子源和泵浦源以及调制器等均需要电源及控制器，所以对比文件1中的脉冲激光源必定包括电路模块。
因此，权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：(1)预放大级和主功率放大级共用同一个多模半导体激光器，并使用多模分束器对泵浦光进行分束；(2)种子源为单模半导体激光器；（3）所述三端口环形器的第三端口依次连接第一光在线隔离器、模式匹配器、窄带滤波器、第二光在线隔离器和输出跳线；所述窄带滤波器对噪声光滤除，再经第二光在线隔离器后通过输出跳线输出；（4）第二光纤放大器设置有反向泵浦，第二增益光纤一端与模式匹配器连接，另一端与第二合束器的信号输出端连接，第二在线合束器的信号输入端与窄带滤波器输入端连接；5）所述多模分束器的分光比为20:80，其中，20%端口的多模分束器输出端与所述第一合束器输出端与所述第二合束器的泵浦端连接。基于上述区别技术特征可以确定，权利要求1实际解决的技术问题是：减小激光器体积以及实现保护功能。
对于区别技术特征（1），对比文件2（US9042007B1）公开了一种光放大器，具体公开了如下内容（参见说明书第3栏第15行至第4栏第37行，附图1），光放大器100的输入信号经抽头101分光后，其中一路依次经过第一稀土掺杂光纤103和第二稀土掺杂光纤106,泵浦源108的泵浦光经抽头109分光后，一路通过第一泵浦波分复用器102对第一稀土掺杂光纤103实施泵浦，另一路通过第二泵浦波分复用器105对第二稀土掺杂光纤106实施泵浦。上述特征在对比文件2中所起的作用与其在本申请中为解决技术问题所起的作用相同，都是利用单个泵浦源对多级放大级进行泵浦，即，对比文件2给出了如何减小激光系统体积的启示，这种启示会使本领域技术人员在面对上述问题时，有动机对对比文件1所述的技术方案进行改进。而采用采用多模半导体激光器作为泵浦源以及采用多模分束器进行分束均属于本领域技术人员根据实际需要可简单选择的，它们均属于本领域常用的光学元器件。
对于区别技术特征（2），对比文件1公开了构建所述第一光放大器150时其所使用的是保偏单模光纤，也就是说，只有特定单模能通过第一光放大器，而第一光放大器间接通过环形器120来接收种子源的输入信号，因此将种子源设定为单模半导体激光器，使其与单模光纤相匹配，这是容易想到的。
对于区别技术特征（3），模式匹配器、滤波器、隔离器和跳线在光纤激光器领域广泛应用，其功能均是本领域技术人员公知的，这些器件广泛用于不同芯径光纤连接，滤波、单向隔离以及输出等用途，并不会产生意想不到的有益技术效果。
对于区别技术特征（4），无论正向泵浦还是反向泵浦均属于本领域技术常用泵浦手段，例如CN104319607A（公开日为2015年01月28日）和CN103560382A（公开日为2014年02月05日）均公开了同时使用正向和反向泵浦。当采用反向泵浦时，必然需要将增益光纤设置在耦合器的前面，模式匹配器和窄带滤波器均是本领域常用器件，其设置位置也是本领域技术人员根据实际需要可简单设置的。
对于区别技术特征5），为取得合适的放大倍数，设置恰当的泵浦光的分光比为本领域技术人员通过有限次的试验即可得到的。
由此可见，在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的常用技术手段，得出权利要求1的技术方案，对本领域的技术人员来说是显而易见的，因此权利要求1所要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，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
关于复审请求人的陈述意见：
合议组认为：1）对比文件1的说明书第0026段记载有耦合器140是一个WDM泵浦合束器，所以其显然是一个光合束器。能够将电转换为光的器件均属于有源器件，例如激光器，LED等，对比文件1中的耦合器140显然与这些器件不存在任何关联性。对比文件2与本申请实质上相同，都是将同一泵浦光分配给两个放大级，实现了两个放大器共用一个泵浦源，两者本质相同；2）电路中电容电阻等元器件的组合使用后形成了一个整体作用的电路，各个元件器在这个电路中协同作用实现了新的功能，而本申请中第一光在线隔离器、模式匹配器、窄带滤波器以及第二光在线隔离器等器件，在光路中是各自发挥的自己的作用，并未与其他器件形成协同密不可分的作用，例如光隔离器用于实现单向隔离，窄带滤波器用于滤除噪声光，模式匹配器用于实现模式匹配耦合，这些器件均可单独增加或减少，也可变换它们的位置，电路元件器组合的示例不同于本申请的光路中的上述光学元件器。正如上面所陈述的，对比文件2与本申请都是将同一泵浦光分配给两个放大级，实现了两个放大器共用一个泵浦源，因此，对比文件2给出与对比文件1进行结合的启示；3）在前后两级放大器共用同一个泵浦源时，为了获得期望的综合放大率，本领域技术人员通过有限次的试验即可获得相应的泵浦光分光比。
2.权利要求2对权利要求1作了进一步的限定。对比文件1公开了皮秒种子源120所发射脉冲波长为1064nm，三端口环形器120是OFR公司生产的OC-3-1064-OM型（相当于三端口环形器是1064nm三端口环形器，参见说明书[0019]-[0020]段），用于泵浦稀土掺杂光纤144的泵浦源所使用的半导体激光器工作波长约为915nm（说明书[0026]段）。基于上述MOPA结构，种子光两次放大后的波长仍然为1064nm，因此将窄带反射镜的反射波长设定为1064nm使之对入射光有效反射时显而易见的。同时参见对权利要求1与对比文件1区别技术特征的评述，对比文件2给出了利用单一泵浦源泵浦两段增益光纤的启示，因此将915nm作为同时泵浦两段光纤的多模半导体激光器的波长并不需要付出创造性的劳动。当其引用的权利要求1不具备创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3.权利要求3对权利要求1作了进一步的限定。参见对比文件1的附图1，环形器120内部光的传播方向是逆时针的，即从第一端口114输入的光只从第二端口122输出，从第二端口122输入的光只从第三端口116输出。由此可见权利要求3的附加技术特征已被对比文件1所全部公开。当其引用的权利要求1不具备创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4.权利要求4对权利要求2作了进一步的限定。将具有扩束功能的准直器设置于多端口环形器中属于常用技术手段，并不会产生意想不到的有益技术效果。当其引用的权利要求2不具备创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
5.权利要求5对权利要求1作了进一步的限定。对比文件1公开了光放大器150和160所使用的增益介质包括但不限于掺镱双包层光纤（说明书[0024]、[0033]段），由此可见权利要求5的附加技术特征已被对比文件1所全部公开。当其引用的权利要求1不具备创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
6.权利要求6对权利要求1作了进一步的限定。对比文件1中已经公开了种子源110、第一光放大器150和第二光放大器160组成的结构，上述结构即本领域技术人员所公知的“主振荡功率放大结构”，因此权利要求6的附加技术特征已被对比文件1所全部公开。当其引用的权利要求1不具备创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
综上，该申请的权利要求1-6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08月27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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