发明创造名称：一种准确测量最佳泵浦功率密度的光参量振荡系统及其使用方法
外观设计名称：
决定号：196666
决定日：2019-11-27
委内编号：1F275786
优先权日：
申请（专利）号：201610045331.6
申请日：2016-01-25
复审请求人：中国工程物理研究院应用电子学研究所
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：丁长林
合议组组长：孙世新
参审员：李佳
国际分类号：H01S3/102，H01S3/0941
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：一项权利要求相对于最接近的现有技术存在区别技术特征，如果该区别技术特征属于公知常识，在最接近的现有技术的基础上，结合公知常识获得该权利要求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，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610045331.6，名称为“一种准确测量最佳泵浦功率密度的光参量振荡系统及其使用方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为中国工程物理研究院应用电子学研究所。本申请的申请日为2016年01月25日，公开日为2016年04月20日。
经实质审查，国家知识产权局专利实质审查部门于2019年01月11日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定针对的审查文本为：申请日2016年01月25日提交的说明书第1-5页、说明书附图第1页、说明书摘要、摘要附图；2018年05月31日提交的权利要求第1-5项。驳回决定中引用的对比文件如下：
对比文件1：“2.09μm纳秒钬激光抽运的磷锗锌光参量振荡器”，王礼等，中国激光，第41卷第1期，第0102008-1～0102008-4页，公开日为2014年01月10日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种准确测量最佳泵浦功率密度的光参量振荡系统，其特征是：包括有泵浦激光器、第一偏振片、1/4波片、功率计、第二偏振片和光参量振荡器；所述泵浦激光器发射的泵浦激光依次经过第一偏振片、1/4波片、第二偏振片后射入光参量振荡器；所述1/4波片能够旋转；所述泵浦激光经过第二偏振片后，被反射的激光射入功率计。
2. 根据权利要求1所述的一种准确测量最佳泵浦功率密度的光参量振荡系统，其特征是：所述泵浦激光器为LD泵浦的固体激光器，能够选用棒状的固体激光器、块状的固体激光器、光纤激光器、以及固体放大器，输出波长选用常规的1μm或1.3μm或1.9μm或2.0μm。
3. 根据权利要求1所述的一种准确测量最佳泵浦功率密度的光参量振荡系统，其特征是：所述泵浦激光器的出光功率为理论估算的出光阈值的10倍。
4. 一种准确测量最佳泵浦功率密度的光参量振荡系统的使用方法，其特征是：维持泵浦激光的光束质量、光斑分布、脉冲宽度、发散角参数不变，旋转1/4波片，读取功率计上的泵浦功率，从而测算出泵浦功率密度。
5. 根据权利要求4所述的一种准确测量最佳泵浦功率密度的光参量振荡系统的使用方法，其特征是：旋转1/4波片使入射到光参量振荡器的功率实现从零到最大泵浦功率的调节，泵浦功率密度具有较大的动态调整范围。”
驳回决定的具体理由是：1.权利要求1与对比文件1相比，区别在于：权利要求1中为1/4波片，而对比文件1为1/2波片；以及权利要求1中泵浦激光经过第二偏振片后，被反射的激光射入功率计。该区别技术特征属于公知常识，在对比文件1的基础上结合公知常识得到权利要求1所要保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2.权利要求4与对比文件1相比，区别在于：权利要求4中还维持光束质量、光斑分布、发散角参数不变，且采用的是1/4波片，通过功率计测算出泵浦功率密度。该区别技术特征属于公知常识，在对比文件1的基础上结合公知常识得到权利要求4所要保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，因此，权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。3.从属权利要求2-3、5的附加技术特征或被对比文件1公开，或属于公知常识，因此，权利要求2-3、5也不具备专利法第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2019年03月08日向国家知识产权局提出了复审请求，未修改申请文件。复审请求人陈述了本申请具备创造性的理由为：本申请与对比文件1采用了类似的方法调节输入功率，但其进行调节的目的和后续的技术构思和研究方法是完全不同的，本领域技术人员在对比文件1的基础上，难以想到改变其结构特征后用于测量最佳泵浦功率密度。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年03月19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书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年09月26日向复审请求人发出复审通知书，指出：1.权利要求1与对比文件1相比，区别在于：权利要求1用于准确测量最佳泵浦功率密度，在泵浦激光器与光参量振荡器之间依次设置第一偏振片、1/4波片和第二偏振片，泵浦激光经过第二偏振片后，被反射的激光射入功率计；而对比文件1没有出现最佳泵浦功率密度，在泵浦激光器与光参量振荡器之间依次设置1/2波片和检偏器。该区别技术特征属于公知常识，在对比文件1的基础上结合公知常识得到权利要求1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，因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2.权利要求4与对比文件1相比，区别在于：权利要求4用于准确测量最佳泵浦功率密度，还维持泵浦激光的光束质量、光斑分布、发散角参数不变，采用的是1/4波片，读取功率计上的泵浦功率，从而测算出泵浦功率密度；而对比文件1没有出现最佳泵浦功率密度，采用的是1/2波片。该区别技术特征属于公知常识，在对比文件1的基础上结合公知常识得到权利要求4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，因此，权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。3.从属权利要求2-3、5的附加技术特征或被对比文件1公开，或属于公知常识，因此，权利要求2-3、5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。4.针对复审请求人的陈述意见进行了答复。
复审请求人于2019年10月23日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人陈述了本申请具备创造性的理由为：本申请与对比文件1采用了类似的方法调节输入功率，但其进行调节的目的和后续的技术构思和研究方法是完全不同的。本申请通过偏振片和波片的组合，以及泵浦光斑均匀分布，使得不同泵浦功率密度只与功率大小相关，而可以保持光斑大小、重复频率和脉冲宽度等不变，而通过测量两个功率计的数字，就可以很准确的得到OPO系统的最佳泵浦功率密度，根据所测量得到的准确的最佳泵浦功率密度，就可以根据泵浦功率、重复频率和脉冲宽度的具体参数去设计光斑大小的耦合系统，进而很方便的实现高效率的OPO运转。本领域技术人员在对比文件1的基础上，难以想到改变其结构特征后用于测量最佳泵浦功率密度。
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
（一）审查文本的认定
复审请求人在复审阶段未对申请文件进行修改，本复审请求审查决定针对的审查文本与驳回决定针对的审查文本相同，即：申请日2016年01月25日提交的说明书第1-5页、说明书附图第1页、说明书摘要、摘要附图；2018年05月31日提交的权利要求第1-5项。
（二）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。
一项权利要求相对于最接近的现有技术存在区别技术特征，如果该区别技术特征属于公知常识，在最接近的现有技术的基础上，结合公知常识获得该权利要求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，则该权利要求不具备创造性。
权利要求1请求保护一种准确测量最佳泵浦功率密度的光参量振荡系统。对比文件1公开了一种2.09μm纳秒钬激光抽运的磷锗锌光参量振荡器（参见摘要，正文第2-4节，图1-2），其实验装置采用2.09μm电光调Q Cr,Tm,Ho…YAG激光器直接抽运ZGP-OPO；抽运激光器（即泵浦激光器）中起偏器采用自制的以布儒斯特角放置的两片1mm厚的白宝石片堆；抽运激光器发射的抽运光依次经过1/2波片、检偏器（相当于第二偏振片）后射入ZGP-OPO，通过1/2波片角度的旋转来调节入射到OPO抽运光能量的大小，并保持抽运光脉宽固定；OPO在SRO和DRO工作时获得的中红外激光输出能量与抽运能量关系曲线如图2所示，SRO获得了脉冲能量为5.9mJ中红外激光输出，光-光转换效率为13.1%，DRO获得了脉冲能量为9mJ中红外激光输出，光-光转换效率为23.9%；在抽运能量增加的过程中，输出能量不断增加，但是没有出现文献报道的输出能量饱和现象；虽然输出能量没有出现饱和，但因ZGP晶体损伤阈值的限制，无法在目前实验所采用的光斑尺寸下通过增加抽运能量获得更高的能量输出，在与文献相近的功率密度下，本实验系统的转换效率要低于文献所报道的值，原因与ZGP晶体的质量或输出镜透射率有关，下一步拟通过对抽运光进行优化，在不超过晶体损伤阈值的前提下增加光斑尺寸和抽运能量，并使光斑能量呈平顶分布，避免高斯光束中心强区对晶体造成损伤，并优化输出镜透射率，从而提高OPO输出能量和转换效率。
可见，权利要求1与对比文件1相比，区别在于：权利要求1用于准确测量最佳泵浦功率密度，在泵浦激光器与光参量振荡器之间依次设置第一偏振片、1/4波片和第二偏振片，泵浦激光经过第二偏振片后，被反射的激光射入功率计；而对比文件1没有出现最佳泵浦功率密度，在泵浦激光器与光参量振荡器之间依次设置1/2波片和检偏器。
针对上述区别技术特征，首先，本领域技术人员都知道，对于光参量振荡器，一般以泵浦功率密度衡量泵浦阈值和最大转换效率时的泵浦水平，且在损伤阈值允许的情况下，光参量振荡器存在最大转换效率，此时对应的泵浦功率密度即为最佳泵浦功率密度，最佳泵浦功率密度与OPO非线性晶体特性、OPO腔镜参数以及泵浦光参数等有关，对比文件1中受限于ZGP晶体损伤阈值、ZGP晶体的质量、OPO腔输出镜透射率、抽运光脉宽、抽运光入射到ZGP晶体上的光斑尺寸等因素的影响，没有出现输出能量饱和现象，也就没有出现转换效率下降现象；但是对比文件1最后也指出通过优化抽运光和输出镜透射率来提高转换效率，给出了利用其实验装置有望获得最大转换效率的启示，因此，本领域技术人员有动机利用对比文件1给出的实验装置进行最佳泵浦功率密度的测量。其次，关于泵浦光能量的调控，不论是1/4波片还是1/2波片，其均为本领域常规的偏振元件，都是用于对光的偏振控制，置于起偏器（或第一偏振片）、检偏器（或第二偏振片）之间可以形成光能量调控器件，对比文件1在泵浦激光器中已经采用了起偏器，这样在泵浦激光器与1/2波片之间省去了起偏器，因此，采用在泵浦激光器与光参量振荡器之间依次设置第一偏振片、1/4波片和第二偏振片来代替对比文件1中1/2波片和检偏器的设置是常规替换。另外，光能量和光功率可以换算，本领域技术人员可以根据需要而选择测量光能量或光功率，使泵浦激光经过第二偏振片后、被反射的激光射入功率计以测量泵浦光功率是常规设置。
因此，在对比文件1的基础上结合公知常识得到权利要求1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，权利要求1不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2从属于权利要求1。对比文件1还公开了（参见正文第2节）：2.09μm电光调Q Cr,Tm,Ho…YAG激光器采用Ф5mm×125mm的Cr,Tm,Ho…YAG棒作为激光介质（相当于棒状固体激光器），采用氙灯作为抽运源。而本领域技术人员都知道，LD为固体激光器常用的泵浦源之一，输出波长选用常规的1μm、1.3μm、1.9μm或2.0μm的块状固体激光器、光纤激光器以及固体放大器是OPO常用的泵浦源。因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求3从属于权利要求1。本领域技术人员都知道，经理论计算，在高斯光束泵浦下，泵浦功率密度约为6.5倍阈值时，OPO转换效率达到最大值。因此，为了测量最佳泵浦功率密度，将泵浦激光器的出光功率设定为超过理论估算的出光阈值的6.5倍，例如选择设定为10倍，是本领域技术人员容易想到的。因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求4请求保护一种准确测量最佳泵浦功率密度的光参量振荡系统的使用方法。对比文件1公开了一种2.09μm纳秒钬激光抽运的磷锗锌光参量振荡器（参见摘要，正文第2-4节，图1-2），其实验装置采用2.09μm电光调Q Cr,Tm,Ho…YAG激光器直接抽运ZGP-OPO；抽运激光器中起偏器采用自制的以布儒斯特角放置的两片1mm厚的白宝石片堆；抽运激光器发射的抽运光依次经过1/2波片、检偏器后射入ZGP-OPO，通过1/2波片角度的旋转来调节入射到OPO抽运光（即泵浦激光）能量的大小，并保持抽运光脉宽（即脉冲宽度）固定；OPO在SRO和DRO工作时获得的中红外激光输出能量与抽运能量关系曲线如图2所示，SRO获得了脉冲能量为5.9mJ中红外激光输出，光-光转换效率为13.1%，DRO获得了脉冲能量为9mJ中红外激光输出，光-光转换效率为23.9%；在抽运能量增加的过程中，输出能量不断增加，但是没有出现文献报道的输出能量饱和现象；虽然输出能量没有出现饱和，但因ZGP晶体损伤阈值的限制，无法在目前实验所采用的光斑尺寸下通过增加抽运能量获得更高的能量输出，在与文献相近的功率密度下，本实验系统的转换效率要低于文献所报道的值，原因与ZGP晶体的质量或输出镜透射率有关，下一步拟通过对抽运光进行优化，在不超过晶体损伤阈值的前提下增加光斑尺寸和抽运能量，并使光斑能量呈平顶分布，避免高斯光束中心强区对晶体造成损伤，并优化输出镜透射率，从而提高OPO输出能量和转换效率。
权利要求4与对比文件1相比，区别在于：权利要求4用于准确测量最佳泵浦功率密度，还维持泵浦激光的光束质量、光斑分布、发散角参数不变，采用的是1/4波片，读取功率计上的泵浦功率，从而测算出泵浦功率密度；而对比文件1没有出现最佳泵浦功率密度，采用的是1/2波片。
针对上述区别技术特征，首先，本领域技术人员都知道，对于光参量振荡器，一般以泵浦功率密度衡量泵浦阈值和最大转换效率时的泵浦水平，且在损伤阈值允许的情况下，光参量振荡器存在最大转换效率，此时对应的泵浦功率密度即为最佳泵浦功率密度，最佳泵浦功率密度与OPO非线性晶体特性、OPO腔镜参数以及泵浦光参数等有关，对比文件1中受限于ZGP晶体损伤阈值、ZGP晶体的质量、OPO腔输出镜透射率、抽运光脉宽、抽运光入射到ZGP晶体上的光斑尺寸等因素的影响，没有出现输出能量饱和现象，也就没有出现转换效率下降现象；但是对比文件1最后也指出通过优化抽运光和输出镜透射率来提高转换效率，给出了利用其实验装置有望获得最大转换效率的启示，因此，本领域技术人员有动机利用对比文件1给出的实验装置进行最佳泵浦功率密度的测量。其次，关于泵浦光能量的调控，不论是1/4波片还是1/2波片，其均为本领域常规的偏振元件，都是用于对光的偏振控制，置于起偏器（或第一偏振片）、检偏器（或第二偏振片）之间可以形成光能量调控器件，对比文件1在泵浦激光器中已经采用了起偏器，这样在泵浦激光器与1/2波片之间省去了起偏器，因此，采用在泵浦激光器与光参量振荡器之间依次设置第一偏振片、1/4波片和第二偏振片来代替对比文件1中1/2波片和检偏器的设置是常规替换。再者，光能量和光功率可以换算，本领域技术人员可以根据需要而选择测量光能量或光功率，读取功率计上的泵浦功率从而测算出泵浦功率密度是常规设计。另外，对比文件1的图2研究了泵浦能量与输出能量之间的关系，对比文件1通过旋转1/2波片来调节入射到OPO的泵浦能量，并维持泵浦激光的脉冲宽度不变，避免了泵浦激光的脉冲宽度这一参数对输出能量的影响，在研究泵浦能量与输出能量之间的关系时，本领域技术人员显然不希望泵浦激光的其他参数影响输出能量，由此本领域技术人员容易想到维持泵浦激光的其他参数如光束质量、光斑分布、发散角参数等不变。
因此，在对比文件1的基础上结合公知常识得到权利要求4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，权利要求1不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求5从属于权利要求4。对比文件1还公开了（参见正文第2-3节、图2）：通过1/2波片角度的旋转来调节入射到OPO抽运光能量的大小，并保持抽运光脉宽固定；且由图2可知，入射到OPO的抽运光能量从最小到最大的调节，且具有较大的动态调整范围。由此，在权利要求4不具备创造性时，本领域技术人员容易想到旋转1/4波片使入射到光参量振荡器的功率实现从零到最大泵浦功率的调节且泵浦功率密度具有较大的动态调整范围。因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（三）对复审请求人相关意见的评述
对于复审请求人答复复审通知书时的陈述意见，合议组认为：对比文件1中已经公开了通过旋转波片调节入射OPO的泵浦能量，且其进一步公开了泵浦能量与输出能量的关系曲线，虽然对比文件1受限于其参数设置而没有出现输出能量饱和现象，但是通过参数的调整，泵浦能量增加的过程中是可以出现输出能量饱和现象的，而输出能量饱和现象的出现就意味着转换效率开始下降，对比文件1最后也指出通过优化抽运光和输出镜透射率来提高转换效率。由此可见，对比文件1给出了利用其实验装置通过测量泵浦能量与输出能量的关系曲线有望获得最佳泵浦能量或最大转换效率的启示。进一步地，本领域技术人员都知道，对于光参量振荡器，一般以泵浦功率密度衡量泵浦阈值和最大转换效率时的泵浦水平，最大转换效率对应的泵浦功率密度即为最佳泵浦功率密度，最佳泵浦功率密度的准确获得将有利于泵浦激光与OPO匹配参数的优化设计从而实现OPO的高效率运转，而且，泵浦能量、泵浦功率、泵浦功率密度三者之间存在对应的换算关系。因此，本领域技术人员有动机利用对比文件1给出的实验装置进行最佳泵浦功率密度的测量。另外，对比文件1在研究泵浦能量与输出能量之间的关系时，通过旋转1/2波片来调节入射到OPO的泵浦能量，并维持泵浦激光的脉冲宽度不变，避免了泵浦激光的脉冲宽度这一参数对输出能量的影响，本领域技术人员显然也不希望泵浦激光的其他参数影响输出能量，由此本领域技术人员容易想到维持泵浦激光的其他参数如光束质量、光斑分布、发散角参数等不变，这是在对比文件1通过旋转1/2波片来调节入射到OPO的泵浦能量的前提下显然可以实现的。至于本申请光参量振荡系统与对比文件1的实验装置在结构和组成上的差别，基于前面权利要求的评述可知，并不影响测量最佳泵浦功率密度这一目的的实现。因此，复审请求人的陈述意见不具有说服力。
根据以上事实和理由，合议组做出以下审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2019年01月11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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