发明创造名称：具有由级联阶段制造的有源芯的用于中红外多波长级联分布反馈激光器的波导结构
外观设计名称：
决定号：197066
决定日：2019-12-09
委内编号：1F268877
优先权日：2012-03-19
申请（专利）号：201380015272.2
申请日：2013-03-19
复审请求人：康宁股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：任晓东
合议组组长：程灿
参审员：孙曙旭
国际分类号：H01S5/10,H01S5/34,H01S5/0625,H01S5/12,H01S5/40
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求的技术方案与最接近的现有技术之间存在区别特征，而该区别特征中一部分是在最接近的现有技术的基础上本领域技术人员容易想到的，其余部分是是本领域的常用技术手段，且该区别特征未给该项权利要求限定的技术方案带来预料不到的技术效果，则该权利要求所限定的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201380015272.2，名称为“具有由级联阶段制造的有源芯的用于中红外多波长级联分布反馈激光器的波导结构”的发明专利申请。申请人为康宁股份有限公司。本申请的申请日为2013年03月19日，优先权日为2012年03月19日，进入中国国家阶段日为2014年09月09日，公开日为2015年03月11日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门审查员于2018年09月03日发出驳回决定，驳回了本发明专利申请，其理由是：权利要求1-4不符合专利法第22条第3款的规定。驳回决定中引用了如下1篇对比文件：
对比文件1： JP昭57-196592A，公开日期为1982年12月02日。
驳回决定所依据的文本为2014年09月19日进入中国国家阶段时提交的说明书第1-63段、说明书附图1-11、说明书摘要、摘要附图，以及2018年06月01日提交的权利要求第1-20项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种波导结构，其包括：
a.由光学增益材料制造的有源半导体光波导；
b.桥；以及
c.无源光波导；
其中，所述桥空间上位于有源波导和无源波导之间，
其中，有源波导、桥和无源波导是空间上分开的且没有通过光波导材料物理连接，以及
其中，所述有源波导、桥和无源波导包含GaInAs或GaAlInAs。
2. 如权利要求1所述的波导结构，其特征在于，所述有源波导和桥是平行的，并且在最近点相距1-8μm。
3. 如权利要求1所述的波导结构，其特征在于，所述桥和无源波导是平行的，并且在最近点相距1-8μm。
4. 如权利要求1所述的波导结构，其特征在于，所述有源波导和桥是平行的，并且在最近点相距2-6μm，以及所述桥和无源波导是平行的，并且在最近点相距1-8μm。
5. 一种激光器，其包括：
a.增益材料，其包含至少两个在组成上不同的层，形成超晶格，其中所述增益材料通过次能带间跃迁或者带间跃迁产生光子；
b.至少两个连续放置的激光区段，其中各个激光区段包括的光栅具有不同的周期或布拉格波长，其中所述激光区段被电隔离区域分开；以及
c.波导结构，其包括：
i.与增益材料接触的有源波导；
ii.至少一个桥；以及
iii.无源波导，其中：
1).各个桥在空间上位于有源波导和无源波导之间；以及
2).有源波导、桥和无源波导是空间上分开的且没有通过波导材料物理连接。
6. 如权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述有源波导和桥是平行的，并且在最近点相距1-8μm。
7. 如权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述桥和无源波导是平行的，并且在最近点相距1-8μm。
8. 如权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述有源波导和桥是平行的，并且在最近点相距2-6μm，以及所述桥和无源波导是平行的，并且在最近点相距1-8μm。
9. 如权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述激光区段被电隔离区域分开，所述电隔离区域包括n-包覆层中的p-型层，或者通过去除n-包覆层的高掺杂部分将激光区段分开。
10. 如权利要求5所述的激光器，其特征在于，激光区段的至少一个的发射波长为2.5-15μm。
11. 如权利要求5所述的激光器，其特征在于，超晶格的至少一个层包括GaxIn1-xAs，其中x是0-1。
12. 如权利要求5所述的激光器，其特征在于，超晶格的至少一个层包括AlyIn1-yAs，其中y是0-1。
13. 如权利要求5所述的激光器，其特征在于，有源区域包括至少两个堆叠，其中具有最短波长的激光区段的堆叠位于器件的中心。
14. 一种从样品检测信号输出的方法，所述方法包括：
a.从权利要求5的激光器向样品施加至少一个激光器事件；以及
b.在其与样品相互作用之后收集至少部分的光。
15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，激光器波长在红外区域中。
16. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，收集光提供了样品的红外吸收的信息。
17. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述样品是气相。
18. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述样品是液相。
19. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述样品是固相。
20. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，收集光提供了样品的红外反射的信息。”。
驳回决定认为：权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1的区别在于：（1）有源波导、桥和无源波导是空间上分开的；（2）有源波导、桥和无源波导包含GaInAs或GaAlInAs。区别技术特征（1）是基于对比文件1容易想到的设置，区别技术特征（2）是属于本领域的常规选择。在对比文件1的基础上结合本领域公知常识以获得权利要求1所要求保护的技术方案，对所属技术领域的技术人员来说是显而易见的，权利要求1不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。权利要求2-4的区别技术特征是基于本领域知识容易想到的设置，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2-4也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年12月17日向国家知识产权局提出了复审请求，未修改申请文件。复审请求人认为：对比文件1没有公开有源波导、桥和无源波导包含GaInAs/GaAlInAs，采用了上述手段实现了光损耗减小，说明书中记载有“将光导向通过无源波导会使得光经受小得多的损失，因为低掺杂的GaInAs的损失在1-2 cm-1的范围内。这可以通过降低GaInAs层中的掺杂来进一步降低。”。审查员驳回决定没有基于本申请所要解决的技术问题。审查员将“有源波导、桥和无源波导包含GaInAs/GaAlInAs”认定为常规选择，并未给出理由证明。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年12月25日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。
原审查部门在前置审查意见书中坚持原驳回决定。
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08月02日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1要求保护的技术方案与对比文件1的技术方案相比，其区别在于：（1）桥和无源波导是空间上分开的，（2）有源波导、桥和无源波导包含GaInAs或GaAlInAs。其中，区别技术特征（1）是本领域技术人员在对比文件1公开的基础上容易想到的设置，而区别技术特征（2）是基于本领域知识根据需要作出的常规选择。因此，在对比文件1的基础上结合上述常用技术手段获得权利要求1的技术方案是显而易见的，因而权利要求1不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。权利要求2-4因其附加技术特征是基于本领域技术人员的普通技术知识根据实际需要作出的常规选择而不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
复审请求人2019年09月17日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：本申请权利要求1所要解决的技术问题是降低光损耗，对比文件1和其他现有技术文献均未公开或暗示可以选择特定的GaInAs或GaAlInAs作为有源波导、桥和无源波导材料来降低光损耗。GaInAs或GaAlInAs在本申请中的作用是降低光损耗而非增加红外波段输出。在激光装置中，光学增益材料与波导是两种不同功能的组件。对于光学增益材料，其功能是产生光；而对于波导，其功能是引导光通过特定路径。这是两种明显不同的功能。GaInAs或GaAlInAs在本申请中的作用，即使将GaInAs或GaAlInAs用作光学增益材料是常规选择，这也不代表在面对如何降低光损耗时使用GaInAs或GaAlInAs是常规技术手段。
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
在复审程序中，复审请求人没有修改申请文件。因此，本复审请求审查决定所针对的审查文本是：2014年09月19日提交的说明书第1-63段、说明书附图1-11、说明书摘要、摘要附图，以及2018年06月01日提交的权利要求第1-20项。
2、关于创造性
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现有技术之间存在区别特征，而该区别特征中一部分是在最接近的现有技术的基础上本领域技术人员容易想到的，其余部分是本领域的常用技术手段，且该区别特征未给该项权利要求限定的技术方案带来预料不到的技术效果，则该权利要求所限定的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
具体到本案：
1.权利要求1请求保护一种波导结构，对比文件1（JP昭57-196592A）公开了一种光集成电路（参见说明书第1页左栏，第2页右下栏第1、2段及图2），其具体组成为：第一层2和无源波导层3形成在N-GaAs衬底1上，周期结构12在光的行进方向上形成在上述无源波导层3的一部分上。在光的行进方向上在中间层4’上对应周期性结构12的位置形成周期为Pac的周期性结构11，然后依次形成波导通路层5a，有源层5b，包层6和顶层7，然后在从顶层7到中间层4'的区域上进行蚀刻。其中的层2、3、4’、5a、5b和6均为GaAlAs材料，其掺杂的Al组分含量不同。当无源波导通道的有效折射率设定为npa时，将由有源层5和波导通路层5a形成的有源波导通道的有效折射率设定为nac，并且振荡激光束的波长设定为λ，Pac = mλ / 2nac，Ppa = nλ / 2npa（m和n是除1之外的自然数）。为了容易地有效地引出光，通过在有源波导通道沿光的行进方向上形成折射率的周期性结构，该光照射在相邻的具有低折射率和低损耗的中间部分上并且光耦合到位于中间部分的无源波导通道上。
将对比文件1公开的内容与权利要求1进行比较，对比文件1公开了从有源波导通道至无源波导通道的光集成电路，实质上也是一种实现光通路的波导结构，对比文件1中由有源层5b和波导通路层5a形成的有源波导通道相当于权利要求1中由光学增益材料制造的有源半导体光波导，无源波导层3相当于无源光波导，周期性结构12相当于权利要求1中的桥，如图1所示，周期性结构12位于波导通路层5a和无源波导层3之间，并且有源光波导、周期性结构12和无源光波导没有通过光波导材料物理连接，因此对比文件1公开了桥空间上位于有源波导和无源波导之间，并且桥与有源波导是空间上分开的，有源波导与无源波导是空间上分开的。
由此可见，权利要求1与对比文件1的区别在于：（1）桥和无源波导是空间上分开的，（2）有源波导、桥和无源波导包含GaInAs或GaAlInAs。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：如何实现桥和无源波导之间的光耦合以及如何选择光波导的材料。
对于区别技术特征（1），对比文件1公开了周期性结构12作为耦合连接部件实现有源波导和无源波导通道的连接传导光，虽然周期性结构12与无源波导通道邻接，但是本领域技术人员知晓这种有源光波导通道中传播的光具有发散特性，对比文件1已经公开了周期性结构12可以设置成与有源波导通道空间上分开，本领域技术人员在此基础上容易想到将周期性结构12设置成和无源波导通道在空间上分开，实现二者之间的光耦合，改设置带来的耦合效率的差异也是本领域技术人员可以预见的，不会带来预料不到的技术效果。因此，本领域技术人员在对比文件1公开的基础上容易想到对周期性结构12与无源光波导的耦合方式设置成和周期性结构12与有源光波导的耦合方式相同，从而获得权利要求1中的桥和无源波导是空间上分开的，并且有源光波导、桥和无源光波导没有通过光波导材料物理连接的方式。
对于区别技术特征（2），有源光波导的输出激光波长与其所包括的光学增益材料相关，而且，有源光波导相邻近的波导层或者半导体层也通常选择与光学增益材料相近的组分，以满足各层结构之间的光折射率或应力等性能参数的匹配。这属于本领域常识。对于本领域技术人员，GaInAs/GaAlInAs是一种常见的红外波段的光学增益材料，而本领域技术人员在需要获得红外激光波长输出时，选择这种常见的光学增益材料用作有源波导、桥和无源波导是根据实际需要的常规选择。
因此在对比文件1的基础上结合上述常用技术手段获得权利要求1的技术方案是显而易见的，该权利要求的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，因而不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
2.权利要求2-4对权利要求1进一步限定，对比文件1公开了（参见说明书附图2及相应表述）：如图2所示，有源光波导、周期性结构12和无源光波导3是平行设置的。另外，有源波导、桥和无源波导在空间上紧挨时，耦合程度相对较大，而有源波导、桥和无源波导在空间上分开时，耦合程度相对较小，同时，当有源波导、桥和无源波导在空间上分开太长距离时，耦合程度特别小，因此光无法在有源波导、桥和无源波导之间进行有效的耦合传输，这属于波导领域的普通技术知识，本领域技术人员熟知这些普通技术知识，而利用现有的光传输矩阵理论或有限元分析法，本领域技术人员可以获得有源波导和桥之间的不同距离、桥和无源波导之间的不同距离所对应的光耦合强度和光耦合损耗，这并不需要付出创造性的劳动。在此基础上，有源波导和桥以及桥和无源波导在最近点相距的位置属于本领域技术人员根据光耦合强度和光耦合损耗的实际需要容易做出的设置。因此，当其引用的权利要求1不具备创造性时，权利要求2-4不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
3.对于复审请求人在答复复审通知书时提出的意见
合议组认为：本领域的半导体层叠结构中，光波导材料的选择是与其相邻层叠的增益材料层相关的，因为半导体各层通常要满足各层结构之间的光折射率或应力等性能参数的匹配。对于本领域技术人员而言，GaInAs/GaAlInAs是一种常见的红外波段的光学增益材料，因此本领域技术人员有动机选择与该增益材料折射率和应力参数匹配的材料作为临近的波导材料层。GaInAs/GaAlInAs作为波导材料属于本领域技术人员的一种常规选择。例如在光学领域特别是半导体激光器相关领域中，波导层通常可以是氮化硅、氮化镓、砷化铟镓、砷化镓、磷化铟、砷锑化镓、铝镓铟砷、铝铟砷等，这些都是本领域技术人员所熟知的材料。因而，本领域技术人员在选择波导传输光时，自然能够根据需求选择某种材料作为光波导，该选择是基于该材料已知应用的一种常规选择，并非首次引入新的波导材料，而GaInAs/GaAlInAs材料的光损耗是其内在属性，该种选择并未产生预料不到的技术效果。因此申请人的意见陈述不具备说服力。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年09月03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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