发明创造名称：相干光正交频分复用系统用的宽可调谐单频光纤激光光源
外观设计名称：
决定号：200365
决定日：2019-12-25
委内编号：1F281884
优先权日：
申请（专利）号：201510948776.0
申请日：2015-12-18
复审请求人：华南理工大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：程灿
合议组组长：王治华
参审员：任晓东
国际分类号：H01S3/06,H01S3/067,H01S3/094
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果能够作为现有技术的对比文件未公开权利要求中的某技术特征，也未给出应用该技术特征的技术启示，且尚没有证据证明该技术特征是本领域的公知常识，同时该技术特征使得本申请具有有益的技术效果，则该权利要求相对于这些对比文件具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510948776.0，名称为“相干光正交频分复用系统用的宽可调谐单频光纤激光光源”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请日为2015年12月18日，公开日为2016年03月23日。申请人为华南理工大学。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年01月22日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-4,6不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。驳回决定中引用了以下三篇对比文件：
对比文件1：CN102870294A，公开日期为2013年01月09日；
对比文件2：CN1581607A，公开日期为2005年02月16日；
对比文件3：CN1834708A，公开日期为2006年09月20日。
驳回决定所依据的文本为申请日2015年12月18日提交的说明书第1-15段、说明书附图图1、说明书摘要、摘要附图；2018年04月17日提交的权利要求第1-4、6项。驳回决定所针对的权利要求第1-4、6项如下：
“1. 相干光正交频分复用系统用的宽可调谐单频光纤激光光源，其特征在于包括一个高反射率啁啾光纤光栅(1)、高增益光纤(2)、低反射率啁啾光纤光栅(3)、光波分复用器(4)、单模半导体泵浦激光器(5)、光耦合器(6)、光隔离器(7)、光环形器（8）、可调谐光滤波器组件（9）；各部件之间的结构关系是：高增益光纤(2)作为结构紧凑的激光谐振腔的增益介质，低反射率啁啾光纤光栅(3)和高反射率啁啾光纤光栅(1)组成激光谐振腔的前后腔镜，实现激光在腔内的振荡；高反射率啁啾光纤光栅（1）、高增益光纤（2）、低反射率啁啾光纤光栅（3）组成了激光器的线型谐振腔，谐振腔输出的激光经过光耦合器(6)后一部分光通过光环形器（8）进入可调谐光滤波器组件（9）中，通过可调谐滤波器组件（9）选择 任一ITU-T 规定标称中心频率对应的波长，再经由光环形器（8）和光耦合器(6)注入回到激光谐振腔中，经过自注入锁定后的谐振腔激射出ITU-T 规定标称中心频率对应的波长的单频光纤激光；通过调节可调谐滤波器组件能选择不同的ITU-T 规定标称中心频率对应的波长，从而实现宽可调谐范围的单频激光输出；单频激光信号经由光波分复用器（4）的信号端进入光耦合器(6)，然后从光隔离器(7)的输出端输出；所述光纤激光光源是直腔结构，其前腔镜是低反射率啁啾光纤光栅（3），后腔镜采用高反射率啁啾光纤光栅（1）；所述反射率啁啾光纤光栅（3）是对激励光信号低反，反射率为10%~90%，其3dB反射谱宽为1~40 nm；所述高反射率啁啾光纤光栅（1）是对泵浦光高透，透射率大于90％，而对激励光信号高反，反射率大于95％，其3dB反射谱宽为1~40 nm。
2. 根据权利要求1所述的相干光正交频分复用系统用的宽可调谐单频光纤激光光源，其特征在于：所述可调谐光滤波器组件（9）是通过设定自由光谱范围和带宽去实现选择通过或者阻止光路系统中相应的波长的器件，在结构上包括一个可调谐光滤波器或者多个可调谐光滤波器的组合。
3. 根据权利要求2所述的相干光正交频分复用系统用的宽可调谐单频光纤激光光源，其特征在于：所述可调谐光滤波器包括声光可调谐滤波器、电光可调谐滤波器、机械式光可调谐滤波器或热光可调谐滤波器。
4. 根据权利要求1所述的相干光正交频分复用系统用的宽可调谐单频光纤激光光源，其特征在于：所述可调谐光滤波器组件（9）的自由光谱范围为0.5~500 nm，3 dB带宽小于0.1 nm。
6. 根据权利要求1所述的相干光正交频分复用系统用的宽可调单频光纤激光光源，其特征在于：所述高增益光纤（6）的单位长度增益大于0.2 dB/cm，光纤长度为0.5～100 cm。”
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：（1）所述光纤激光光源是直腔结构，包括高反射率啁啾光纤光栅(1)，其作为后腔镜，对泵浦光高透，透射率大于90％，而对激励光信号高反，反射率大于95％，其3dB反射谱宽为1~40 nm；高增益光纤(2)；低反射率啁啾光纤光栅(3)，其作为前腔镜，对激励信号低反，反射率为10%~90%，其3dB反射谱宽为1~40 nm；光波分复用器(4)；模式为单模的半导体泵浦激光器(5) ，高增益光纤(2)作为结构紧凑的激光谐振腔的增益介质，低反射率啁啾光纤光栅(3)和高反射率啁啾光纤光栅(1)组成激光谐振腔的前后腔镜，实现激光在腔内的振荡；（2）包括光耦合器(6)、光隔离器(7)、光环形器(8)、可调谐光滤波器组件(9)，谐振腔输出的激光经过光耦合器(6)后一部分光通过光环形器(8)进入可调谐光滤波器组件(9)中，通过可调谐滤波器组件(9)选择任一ITU-T规定标称中心频率对应的波长，通过调节可调谐滤波器组件能选择不同的ITU-T规定标称中心频率对应的波长，从而实现宽可调谐范围的单频激光输出；单频激光信号经由光波分复用器(4)的信号端进入光耦合器(6)，然后从光隔离器(7)的输出端输出。区别技术特征（1）中一部分被对比文件2公开，其余部分均为本领域的常用技术手段。区别技术特征（2）一部分被对比文件3公开，一部分是本领域技术人员容易想到的，其余部分均为本领域的常规选择。因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2、对比文件3以及本领域常用技术手段得出权利要求1的技术方案是显而易见的，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。权利要求2的附加技术特征被对比文件3公开， 权利要求3的附加技术特征均为本领域常用的技术手段，权利要求4、6的附加技术特征均为可根据需要进行的常规选择，因此，从属权利要求2-4和6不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人华南理工大学（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2019年05月06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：
（1）对比文件1公开的自注入激光器使用了负色散器件作为反射装置，使激光反射回增益器件中，实现自注入以提升激光性能，即压窄输出激光的光谱宽度（线宽）。在对比文件1中，不涉及任何对其光路中激光纵模模式的选择装置，即其自注入增益器件中的激光不是纵模模式稳定的激光，其增益器件中的纵模模式会出现模式竞争效应，对比文件1使用的反射型负色散器件是对于宽谱范围的激光产生作用，而对于单频激光的作用不明显，无法达到其预期的效果；对比文件1公开的自注入激光器在部分反射后的反射光信号中增加负色散后返回增益器件，实现信号光自注入；其中的负色散器件本身对信号光就起到了压缩光谱，压窄线宽的作用。压缩线宽后的信号光再进入增益器件，实现最终信号光的线宽压窄。而本申请中的自注入光源是是通过环形器和可调谐滤波器组成的选模装置选择后的单一纵模模式，该模式注入谐振腔后抑制其他纵模模式，从而达到模式稳定输出的效果，即最终通过自注入实现模式锁定。对比文件1中的增益器件和光处理器件组成激光振荡腔，因此该对比文件中自注入为腔内自注入。而本申请中，高反射率啁啾光纤光栅、高增益光纤、低反射率啁啾光纤光栅构成激光振荡腔，在腔外的环形器和可调谐滤波器构成环形光路，在腔外筛选单一纵模，并注入到谐振腔内。并且，在本申请中单一纵模注入到谐振腔内，抑制其他纵模模式，因此在谐振腔内不存在纵模模式之间的模式竞争，实现腔外自注入单一纵模锁定，最终信号光线宽得以压缩。因此，本申请和对比文件1在自注入的方式上存在差异，并且对应的线宽压缩机理也不同。
（2）对比文件2公开的一种波长可调谐的双包层光纤激光器中，谐振腔部分是由啁啾光纤光栅、布拉格光纤光栅和双包层光纤组成。对比文件2所使用的啁啾光纤光栅和布拉格光纤光栅作为激光谐振腔的前后镜，通过对布拉格光纤光栅进行应力或温度调谐，使得不同的波长在不同的应力或者温度的条件下进行反射和振荡，直接在双包层光纤末端达到波长可调谐激光输出，实现37nm（1047-1094nm）波长可调范围，但该方式输出的激光无法实现单一纵模输出，而是多纵模激光。而本申请使用了一对啁啾光纤光栅作为激光谐振腔的前后反射镜，首先产生一系列的纵模模式激光，然后在腔外的环形光路中，通过可调谐滤波器的滤波作用筛选出单一纵模模式，再从腔外注入谐振腔内，使得该纵模模式通过增益竞争在腔内放大，抑制其他模式起振，最终实现单频激光波长在40nm范围内的可调谐，且线宽小于10kHz。因此，本申请和对比文件2在实现波长可调谐激光器的原理上和最终实验效果上都存在差异。
（3）对比文件3中公开的基于光纤光栅的可调谐微波光子滤波器中，使用3db耦合器构成的光纤环，以实现激光经过光纤环中的光纤光栅后在3dB耦合器的2端口输出。其所使用的光纤光栅为反射型器件，不适用于由环形器构成的光纤环路中，无法应用在本申请中。
（4）本申请所公开的相干光正交频分复用系统用的宽可调谐单频光纤激光光源，相对于常用的DFB半导体激光器，具有高出几个数量级的激光线宽，可以有效抑制相位噪声从而实现大容量高速光传输网络中对信号光相位的探测。同时具有波长动态分配的光网络系统，可以采用输出激光波长宽可调谐的光纤激光光源作为载波信号源。因此，权利要求1具备显著的进步。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年05月15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认为：
1）对比文件1公开的自注入激光器虽然未公开所获得的激光是单频激光，但其公开了自注入使激光器的激射光谱显著变窄，提高自注入激光器的性能，在此基础上为得到高性能的激光而使激光光谱变窄为单频激光是本领域技术人员容易想到的；2）对比文件1公开的技术方案为采用自注入方式对宽谱段信号进行线宽压缩以实现窄线宽激光输出，而将用于选频的机构置于谐振腔内外以及采用相应的线宽压缩方式均是本领域技术人员可根据需要进行的常规技术选择；3）对比文件2公开的技术方案采用啁啾光纤光栅作为谐振腔腔镜以获得宽谱段激光，与本申请获得宽谱段激光的技术方案相同，即实现波长可调谐的原理相同，而将谐振腔另一个腔镜也采用啁啾光纤光栅是本领域技术人员容易想到的；4）对比文件3中入射端设置有光隔离器以使返回激光从耦合器的端口10输出，其中采用光纤光栅作为滤波组件以实现调谐性能，与本申请所采用的滤波方案实质相同，而采用本领域常用的环形器构成双向导通的光路以将滤波机构与激光器机构相结合为本领域技术人员可根据需要进行的常规技术选择。因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，依法作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在复审程序中未提交修改的申请文件，因此，本复审决定是针对驳回决定所依据的文本，即申请日2015年12月18日提交的说明书第1-15段、说明书附图图1、说明书摘要、摘要附图；2018年04月17日提交的权利要求第1-4、6项所作出的。
2、关于本申请是否具备创造性的问题
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。
如果能够作为现有技术的对比文件未公开权利要求中的某技术特征，也未给出应用该技术特征的技术启示，且尚没有证据证明该技术特征是本领域的公知常识，同时该技术特征使得本申请具有有益的技术效果，则该权利要求相对于这些对比文件具备创造性。
具体到本案，
权利要求1请求保护一种相干光正交频分复用的宽可调谐单频光纤激光光源，对比文件1（参见说明书0062-0125段，图1,2）公开了一种用于波分复用的自注入激光器，包括增益器件和与增益器件相连的光处理器件，光处理器件包括光滤波器、负色散器件、部分反射镜和连接所述光滤波器、负色散器件与部分反射镜的光纤，负色散器件产生负色散的绝对值大于或等于所述光滤波器、部分反射镜和光纤产生的正色散的总和，增益器件产生宽带光信号，光滤波器对宽谱光信号进行选波滤波，获得中心波长为λ1的光信号，该光信号经过负色散器件增加负色散，传送到部分反射镜，部分反射镜对该光信号进行部分反射，从而使得增益器件、光滤波器、负色散器件和部分反射镜组成一个激光振荡腔，返回增益器件的光信号波长越长，传输延迟越小，反之，光信号波长越短，传输延迟越大，从而使得自注入激光器的激射光谱的宽度显著变窄，提高自注入激光器的性能（参见说明书0062-0069段）。增益器件可以具体为RSOA、FP-LD，例如注入锁定FP-LD（参见说明书0125段）。
将对比文件1与权利要求1相比较可以看出，对比文件1公开了权利要求1中的一种激光光源，包括增益器件、光滤波器，增益器件相当于激光谐振腔的增益介质，光滤波器对宽谱光信号进行选波滤波，选择出部分反射光，返回增益器件，实现自注入锁定。
可见，权利要求1与对比文件1的区别在于：（1）权利要求1为相干光正交频分复用系统用的宽可调谐单频光纤激光光源，而对比文件1为波分复用系统用的光纤输出的激光光源，其激光光源为光纤输出的半导体激光器；权利要求1的光纤激光器包括一个高反射率啁啾光纤光栅、高增益光纤、低反射率啁啾光纤光栅、光波分复用器、单模半导体泵浦激光器、光耦合器、光隔离器、光环形器、可调谐光滤波器组件；高增益光纤作为结构紧凑的激光谐振腔的增益介质，低反射率啁啾光纤光栅和高反射率啁啾光纤光栅组成激光谐振腔的前后腔镜，实现激光在腔内的振荡；高反射率啁啾光纤光栅、高增益光纤、低反射率啁啾光纤光栅组成了激光器的线型谐振腔，所述光纤激光光源是直腔结构，其前腔镜是低反射率啁啾光纤光栅，后腔镜采用高反射率啁啾光纤光栅；所述反射率啁啾光纤光栅是对激励光信号低反，反射率为10%~90%，其3dB反射谱宽为1~40 nm；所述高反射率啁啾光纤光栅是对泵浦光高透，透射率大于90％，而对激励光信号高反，反射率大于95％，其3dB反射谱宽为1~40 nm；谐振腔输出的激光经过光耦合器后一部分光通过光环形器进入可调谐光滤波器组件中，通过可调谐滤波器组件选择任一ITU-T规定标称中心频率对应的波长，再经由光环形器和光耦合器注入回到激光谐振腔中，经过自注入锁定后的谐振腔激射出ITU-T规定标称中心频率对应的波长的单频光纤激光；通过调节可调谐滤波器组件能选择不同的ITU-T规定标称中心频率对应的波长，从而实现宽可调谐范围的单频激光输出；（2）单频激光信号经由光波分复用器的信号端进入光耦合器，然后从光隔离器的输出端输出。
基于上述区别，权利要求1实际解决的技术问题是如何获得宽可调谐单频输出的光纤激光器。
对于区别技术特征（1），对比文件1与权利要求1属于不同类型的激光器，对比文件1为光纤输出的半导体激光器，而权利要求1是一种光纤激光器，二者的增益介质不同。对比文件1的激光谐振腔结构与权利要求1的谐振腔结构不同，具体如下：对比文件1中的滤波器选择所需要波长的部分反射光，经过负色散器件增加负色散，然后经部分反射镜反射返回增益器件，实现注入锁定；但是对比文件1的滤波器需要放在谐振腔内，与负色散器件配合使用，才能实现压窄线宽，从而提高激光器性能。而权利要求1中的谐振腔结构是由一对光栅和增益光纤构成的光纤激光器，滤波器设置在谐振腔外，通过滤波器选择不同的ITU-T 规定标称中心频率对应的波长，从而实现宽可调谐范围的单频激光输出。权利要求1与对比文件1解决技术问题不同，权利要求1是为了实现宽可调谐范围的对应于ITU-T 规定标称中心频率对应的波长的单频输出；对比文件1是为了实现压窄线宽，提高激光输出稳定性。权利要求1与对比文件1所获得技术效果也不同，即激光输出性能也不同，权利要求1获得的是宽可调谐范围的单频激光输出；而对比文件1中是在腔内采用负色散元件引入负色散，经腔内滤波反射部分光，实现自注入锁定，回增益器件的光信号波长越长，传输延迟越小，反之，光信号波长越短，传输延迟越大，虽然可以压窄线宽，但是其必然是具有一定线宽的多波长的激光输出。可见对比文件1中并没有需要进行相应改进的动机。
而对比文件2（参见说明书第1-9页，图1-3）公开的是一种波长可调谐的双包层光纤激光器，包括泵浦源、温控装置、啁啾光纤光栅、双包层光纤、布拉格光纤光栅、调谐装置，采用宽反射带、高反射率啁啾光纤光栅构成前腔镜和利用窄反射带、低反射率的布拉格光纤光栅构成后腔镜，对布拉格光纤光栅进行应力或温度调谐，实现波长可调谐输出。在对比文件2公开的光纤激光器的基础上，采用高增益光纤作为结构紧凑的激光谐振腔的增益介质，低反射率啁啾光纤光栅和高反射率啁啾光纤光栅组成激光谐振腔的前后腔镜，实现激光在腔内的振荡；以及使得高反射率啁啾光纤光栅、高增益光纤、低反射率啁啾光纤光栅组成了激光器的线型谐振腔，所述光纤激光光源是直腔结构，其前腔镜是低反射率啁啾光纤光栅，后腔镜采用高反射率啁啾光纤光栅；所述低反射率啁啾光纤光栅是对激励光信号低反，反射率为10%~90%，其3dB反射谱宽为1~40 nm；所述高反射率啁啾光纤光栅是对泵浦光高透，透射率大于90％，而对激励光信号高反，反射率大于95％，其3dB反射谱宽为1~40 nm，都属于本领域技术人员为了获得所需要激光输出性能的常规设计。
但是对比文件2是采用宽反射带、高反射率啁啾光纤光栅构成前腔镜，利用作为后腔镜的窄反射带、低反射率的布拉格光纤光栅进行应力或温度调谐实现波长可调谐输出，并未公开区别技术特征（1）中的谐振腔外设置可调谐滤波器实现自注入锁定、单频输出的结构，其调谐波长原理与权利要求1也完全不同，本领域技术人员也没有动机将其具体调谐方式与对比文件1中的光纤输出的半导体激光器结合。
而对比文件3（参见说明书第2页第3段-第4页第3段，图1-3）公开的是一种基于光纤光栅的可调谐微波光子滤波器，以及其如图3所示的在微波毫米波光纤链路中的应用。光隔离器的输入端作为滤波器的输入端，光隔离器的输出端接3dB耦合器的第一端，3dB耦合器的第三、第四端间接光纤形成光纤环，光纤环中串接有中心反射波长不同的数个光纤光栅，采用的光栅为均匀光纤光栅或啁啾光纤光栅，3dB耦合器的第二端为滤波器的输出端，光载波信号由可调谐半导体激光器21发出进入电光调制器13，经调制的光波经过一段单模光纤，从微波光子滤波器的输入端输入微波光子滤波器17，经微波光子滤波器17的输出端输出滤波后的光信号。本申请所涉及的滤波器是需要配合可调谐激光器，通过选择不同波长来选择不同的均匀光纤光栅或啁啾光纤光栅的不同位置，实现滤波器自由频程的可调谐功能。首先，对比文件3所要解决的技术问题是为了与可调谐激光器配合实现滤波器自由频程的调谐；其次，对比文件3中与光纤环连接的是3dB耦合器，经过3dB耦合器的输入信号是分成两路在光纤环中传输，经反射型光纤光栅反射后从第二端输出，而非从原路输出；这与本申请权利要求1中具有光环形器的滤波器原理完全不同，进入光环形器的输入光在光纤环中，经滤波器后从进入端返回。对比文件3也没有公开区别技术特征（1）中的谐振腔外设置可调谐滤波器实现自注入锁定以获得单频宽可调谐激光的结构，其实现滤波选波长的结构与权利要求1中的相应结构完全不同，本领域技术人员没有动机将其与对比文件1和/或对比文件2结合。
此外，基于目前的证据，无法证明区别技术特征（1）中的谐振腔外设置可调谐滤波器实现自注入锁定以获得宽可调谐单频激光的光纤激光器结构是本领域的公知常识。
对于区别技术特征（2），关于激光输出的技术特征即激光信号经由光波分复用器的信号端进入光耦合器，然后从光隔离器的输出端输出，这属于本领域技术人员的常用技术手段。
由此可见，本领域技术人员即使综合考虑所有的对比文件1-3以及本领域公知常识，也不能显而易见地得到权利要求1的全部技术方案，同时权利要求1的技术方案达到了宽可调谐单频输出的有益的技术效果，具有突出的实质性特点和显著的进步，符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
在此基础上，直接或间接从属于权利要求1的从属权利要求2-4、6也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
关于驳回决定和前置意见中的观点，合议组认为：
1.对比文件1中的自注入激光器不是单频可调谐光纤激光器，其虽然提到了压窄激光光谱，但是对比文件1中的自注入激光器是由增益器件（半导体激光器）、滤波器、负色散器件和部分光反射镜组成的谐振腔，利用滤波器和负色散器件选出部分光（多波长光）补偿腔内正色散，经部分反射镜反射自注入实现了压窄激光光谱，输出光必然不是单频可调谐激光。
2.对比文件1中利用了设置在激光谐振腔内的滤波器和负色散进行自注入从而实现压窄光谱线宽，本领域技术人员在此基础上，没有动机将滤波器设置在谐振腔外。
3.对比文件3中的3dB耦合器和光纤环构成的可调谐滤波器是要和可调谐激光器结合从而实现滤波器的自由频程的可调谐，因此，对比文件3中的可调谐滤波器与权利要求1中的可调谐滤波器所起作用不相同，二者的滤波原理也不同；并且其中3dB耦合器和权利要求1中的光环形器功能不相同，光环形器不是实现双向导通的器件，不能与对比文件3中的反射型光纤光栅组合构成权利要求1中的可调谐的滤波器，这种组合不属于本领域技术人员的常规选择。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019年01月22日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在驳回决定所针对的文本的基础上对本申请继续进行审查。
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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