发明创造名称：量子阱可调谐短腔激光器
外观设计名称：
决定号：191328
决定日：2019-09-02
委内编号：1F262361
优先权日：2012-07-27
申请（专利）号：201380039767.9
申请日：2013-07-26
复审请求人：统雷有限公司 普雷维乌姆研究公司
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：王荣
参审员：林邦镛
国际分类号：H01S5/183，H01S5/34
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201380039767.9，名称为“量子阱可调谐短腔激光器”的PCT发明专利申请（下称本申请）。其申请日为2013年07月26日，公开日为2015年06月03日，进入中国国家阶段日为2015年01月26日，优先权日为2012年07月27日，申请人为统雷有限公司和普雷维乌姆研究公司。
经实质审查，国家知识产权局专利实质审查部门依法对本申请进行了实质审查，以本申请的权利要求1-24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07月04日作出驳回决定。驳回决定中引用了如下两篇对比文件：
对比文件1：“High-sweep-rate 1310nm MEMS-VCSEL with 150 nm continuous tuning range”,V.Jayaraman 等,《Electronics Letters》,第48卷,第14期,第867-869页，公开日为2012年07月05日；
对比文件2：“Design of Fabry-Perot Surface-Emitting Lasers with a Periodic Gain Structure”,SCOTT W.CORZINE 等,《IEEE Journal of Quantum Electronics》,第25卷,第6期,第1513-1524页,公开日为1989年06月30日。
驳回决定所依据的文本为2015年1月26日提交的说明书第1-115段、说明书摘要、摘要附图；2015年6月10日提交的说明书附图；2018年3月21日提交的权利要求第1-24项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种可调谐激光器，用于在具有中心波长(220)的发射波长范围(210)上发射可调辐射，并具有在所述波长范围上的输出功率谱(200)以及一平均发射功率，所述可调谐激光器包括：
光腔，含有由至少六个周期的AlGaAs/AlxOy构成的完全氧化的固定的底部反射镜，以及所述顶部反射镜在超过至少中心波长10％的范围内，理论上无损反射率超过99.5％的悬挂的顶部反射镜(130,140)；
量子阱增益区域(110)，插入在所述底部和顶部反射镜(130,140)之间并且包括至少一个量子阱；
调谐区域(120)；以及用于调整所述调谐区域的光程长度的装置；
其中：
所述光腔的自由频谱范围(FSR)超过所述中心波长的5％；
所述可调谐激光器在所述波长范围上以单纵向和横向模式进行操作；
用于调整光程长度的所述装置具有6-dB带宽大于大约1kHz的波长调谐频率响应；
所述至少一个量子阱的每一个均与所述光腔的光学驻波图形的波峰对准；
用于调整光程长度的所述装置包括MEMS致动器，MEMS致动器具有100-1000MPa范围内的膜应力；以及
用于调整光程长度的所述装置的频率响应具有由挤压膜阻尼效应增加的阻尼。
2. 根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中所述量子阱增益区域包括压缩应变材料的至少一个量子阱。
3. 根据权利要求2所述的可调谐激光器，其中所述至少一个量子阱由AlInGaAs组成。
4. 根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中所述量子阱增益区域确切地包括压缩应变AlInGaAs的3个量子阱。
5. 根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中所述量子阱增益区域包括至少一个GalnNAs量子阱。
6. 根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中所述可调谐激光器为光学泵浦的并且所述至少一个量子阱被定位在单独的腔内光学驻波波峰上。
7. 根据权利要求4所述的可调谐激光器，其中所述可调谐激光器为光学泵浦的并 且所述3个量子阱均对准单个的光学驻波波峰。
8. 根据权利要求7所述的可调谐激光器，其中所述可调谐激光器具有140-170nm范围的FSR。
9. 根据权利要求7所述的可调谐激光器，其中所述量子阱包括2个量子限态。
10. 根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中所述中心波长位于700-1100nm范围内。
11. 根据权利要求10所述的可调谐激光器，其中所述至少一个量子阱由压缩应变InGaAs组成。
12. 根据权利要求10所述的可调谐激光器，其中所述至少一个量子阱由包括InGaAs、GaAs、AlGaAs、InGaP、AiInGaAs和InGaAsP的化合物列表中的至少一
个形成。
13. 根据权利要求11所述的可调谐激光器，其中所述量子阱增益区域包括确切的3个量子阱。
14. 根据权利要求13所述的可调谐激光器，其中所述确切的3个量子阱包括2个量子限态。
15. 根据权利要求11所述的可调谐激光器，其中所述InGaAs量子阱具有拉伸应变GaAsP的至少一个势皇。
16. 根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中所述中心波长在550-700nm的范围内。
17. 根据权利要求16所述的可调谐激光器，其中所述量子阱增益区域包括包括铟、镓和磷的量子阱。
18. 根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中所述中心波长位于1800-2500nm的范围内。
19. 根据权利要求18所述的可调谐激光器，其中所述量子阱增益区域包括至少一个生长在InP衬底上的InGaAs量子阱。
20. 根据权利要求18所述的可调谐激光器，其中所述量子阱增益区域包括至少一个生长在GaSb衬底上的量子阱。
21. 根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中所述可调谐激光器为电泵浦的。
22. 根据权利要求1所述的可调谐激光器，其中所述可调谐激光器由具有泵浦波长的泵浦激光器光学泵浦。
23. 根据权利要求22所述的可调谐激光器，其中所述可调谐激光器包括与所述量子阱增益区域分隔开的吸收区域。
24. 根据权利要求23所述的可调谐激光器，其中所述泵浦波长仅在量子阱区域被吸收。”
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）至少一个量子阱的每一个均与光腔的光学驻波图形的波峰对准；（2）MEMS致动器具有100-1000MPa范围内的膜应力；用于调整光程长度的装置的频率响应具有由挤压膜阻尼效应增加的阻尼；（3）至少六个周期的底部反射镜；理论上无损反射率超过99.5%的顶部反射镜。但是区别技术特征（1）已经被对比文件2所公开，区别技术特征（2）属于本领域的惯用技术手段，区别技术特征（3）为本领域的常用选择，因此，权利要求1不具有创造性。权利要求2-24的附加技术特征或者被对比文件1、2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。
申请人统雷有限公司和普雷维乌姆研究公司（下称复审请求人）对上述驳回决定不服, 于2018年10月09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，具体为仅修改了权利要求1，其中将“光腔，含有由至少六个周期的AlGaAs/AlxOy构成的完全氧化的固定的底部反射镜，以及所述顶部反射镜在超过至少中心波长10％的范围内，理论上无损反射率超过99.5％的悬挂的顶部反射镜(130,140)”修改为“光腔，含有顶部反射镜和底部反射镜”，另外还增加了技术特征“在波长调谐期间，动态地控制进入所述增益区域中的泵浦能量”，修改后的权利要求1如下：
“1. 一种可调谐激光器，用于在具有中心波长(220)的发射波长范围(210)上发射可调辐射，并具有在所述波长范围上的输出功率谱(200)以及一平均发射功率，所述可调谐激光器包括：
光腔，含有顶部反射镜和底部反射镜(130,140)；
量子阱增益区域(110)，插入在所述底部和顶部反射镜(130,140)之间并且包括至少一个量子阱；
调谐区域(120)；以及用于调整所述调谐区域的光程长度的装置；
其中：
所述光腔的自由频谱范围(FSR)超过所述中心波长的5％；
在波长调谐期间，动态地控制进入所述增益区域中的泵浦能量；
所述可调谐激光器在所述波长范围上以单纵向和横向模式进行操作；
用于调整光程长度的所述装置具有6-dB带宽大于大约1kHz的波长调谐频率响应；
所述至少一个量子阱的每一个均与所述光腔的光学驻波图形的波峰对准；
用于调整光程长度的所述装置包括MEMS致动器，MEMS致动器具有100-1000MPa范围内的膜应力；以及用于调整光程长度的所述装置的频率响应具有由挤压膜阻尼效应增加的阻尼。”
复审请求人认为：新增加的技术特征“在波长调谐旗舰，动态地控制进入所述增益区域中的泵浦能量”既没有对比文件所公开，并且也不属于本领域的常用技术手段，因此，权利要求具备创造性。
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16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）至少一个量子阱的每一个均与光腔的光学驻波图形的波峰对准；（2）MEMS致动器具有100-1000MPa范围内的膜应力；用于调整光程长度的装置的频率响应具有由挤压膜阻尼效应增加的阻尼；（3）在波长调谐期间，动态地控制进入所述增益区域中的泵浦能量。区别技术特征（1）已经被对比文件2所公开，区别技术特征（2）属于本领域的惯用技术手段，区别技术特征（3）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2-24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2-24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06 月28日提交了意见陈述书，未提交修改文件。
复审请求人认为：利用泵浦能量改变可调谐半导体激光器的输出波长或增益的传统技术手段不是动态的，传统技术手段没有公开在波长调谐时持续地改变泵浦能量，而本申请是动态地控制进入增益区中的泵浦能量，因此权利要求具备创造性。
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10月09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条及专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本决定是基于以下文本做出的：
复审请求人于进入中国国家阶段日2015年01月26日提交的说明书1-115段、说明书摘要、摘要附图，于2015年06月10日提交的说明书附图以及2018年10月09日提交的权利要求第1-24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请求保护一种可调谐激光器，对比文件1公开了一种连续可调谐的MEMS-VCSEL，并具体公开了以下技术特征（参见摘要、正文第867页左栏“Introduction”部分至第868页左栏第33行，图1-4）：在本文中，我们展示了在1310nm附近的进一步扩展到150nm的调谐范围（参见“Introduction”部分），在发射波长范围内的如图3所示的输出功率谱和绿色曲线代表的时间平均发射功率（见右栏图3之后的一段）；该激光器谐振腔采用了薄的宽增益InP基的多量子阱有源区，其通过晶片键合技术连接到宽带底部GaAs基完全氧化的GaAs/AlxOy镜，通过集成介质微机械致动器实现调谐。在这种构造中，顶部介质镜与下面的半VCSEL结构通过一个空气隙分离开，空气隙是由静电致动器调谐的（参见“Device structure and fabrication”部分）。该激光腔的自由光谱范围是161nm，在150nm的范围上连续的运行于单横模和单纵模激射（参见图3之后的一段）。通过精细设计静电致动器，调谐范围可连续覆盖500kHz重复率。从图1中还可以看出，其中的顶部介质镜由介质膜层悬挂了起来。
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的激光器是可调谐的，所以其必定是在具有中心波长的发射波长范围上发射可调的激光辐射，其只要有输出，必定具有输出功率谱和平均发射功率。顶部介质镜相当于权利要求1中的顶部反射镜，底部GaAs基完全氧化的GaAs/AlxOy镜相当于权利要求1中的底部反射镜，宽增益InP基的多量子阱有源区相当于权利要求1中的量子阱增益区域，并且也是插入到了顶部介质镜和底部GaAs基完全氧化的GaAs/AlxOy镜之间，空气隙相当于权利要求1中的调谐区域，其显然是用于调节谐振腔的光程长度。其自由光谱范围161nm，中心波长为1310nm，自由光谱范围FSR约为中心波长1310nm的12.29%，也即超过了5%。对比文件1也公开了其是单横模和单纵模工作。对比文件1的静电致动器可以在150nm范围内实现500kHz的重复率，所以其实现了6-dB带宽大于1kHz的波长调谐频率响应。对比文件1还公开了其调节谐振腔长度的是MEMS。对比文件1中的介质膜层相当于权利要求1中的膜。
由此可见，权利要求1与对比文件1的区别在于：（1）至少一个量子阱的每一个均与光腔的光学驻波图形的波峰对准；（2）MEMS致动器具有100-1000MPa范围内的膜应力；用于调整光程长度的装置的频率响应具有由挤压膜阻尼效应增加的阻尼；（3）在波长调谐期间，动态地控制进入所述增益区域中的泵浦能量。基于上述区别技术特征可以确定，该权利要求1相对于对比文件1实际要解决的技术问题是如何实现更高的输出功率和更好的调谐。
对于区别技术特征（1），对比文件2公开了周期性增益效应，具体公开了如下技术特征（参见第1514页右栏III.Periodic Gain Neglection Index Discontinuities,第1519页E.Multiple Quantum Well(MQW) Active Segments、图1,7-9）：如图7所示，多量子阱的三个量子阱均基本与光场的波峰对准（相当于本发明的至少一个量子阱的每一个均基本上与光腔的光学驻波图形的波峰对准），利用周期增益效应提高增益。且上述技术特征在对比文件2的技术方案中的作用与其在上述权利要求中的作用相同，均为利用周期性增益效应提高增益。因此，对比文件2的技术方案给出了将其应用到对比文件1的技术方案中以解决其存在的技术问题的启示。
对于区别技术特征（2），本领域中，调整气隙大小的频率响应与挤压模阻尼效应的关系，是本领域的惯用技术手段。例如，在CN102032970A（公开日为2011年4月27日，参见其说明书第[0058]-[0075]段、图2）中公开了有关“MEMS压力传感器中，由于挤压模相互作用而引起的弹力常数和阻尼常数（虚线）的频率的依赖性，虚线所示的纵轴公式中的d是谐振器到致动电极的间隙宽度”的内容；在CN102256893A（公开日为2011年11月23日，参见其说明书第0095,0117段）公开了有关“对于谐振频率为20kHz、质量为2×10-10kg的单个大悬臂以及由挤压膜阻尼所设定的等于5的Q而言，灵敏度将是”、“当由于较小间隙的挤压膜阻尼损失和通过利用外加电压使模式变缓和并且通过对扭转传感器的设计变化，而使品质因数改进时，能够部分地抵消这种与灵敏度调整的相关性”等内容；在CN2738507Y（公开日为2005年11月2日，参见其说明书第2页第1-2段）公开了有关“气隙尺寸的减少将扩大挤压模阻尼，引入频率依赖性的刚度及损耗等的影响”）的内容。基于此，本领域技术人员容易想到用于调整光程长度的装置的频率响应具有由挤压膜阻尼效应增加的阻尼，而具体的膜应力则是本领域技术人员根据实际需要可简单选择的。
对于区别技术特征（3），利用泵浦功率的改变输出波长或改变增益（也即改变频谱形状）属于可调谐半导体激光器常用技术手段。首先，根据能量守恒定律，当泵浦能量减小时，其输出功率必定减小，也即其输出频谱形状会改变，否则就要违背能量守恒定律。其次，利用泵浦能量来改变有源层折射率进而改变有效腔长实现波长调节和控制属于本领域最为常用的波长调节和控制手段，特别是在电泵浦的半导体激光器中，并且这种调整过程本身就是一个可动态变化的过程，因此，无论是通过泵浦能量来改变输出波长还是改变输出功率都属于本领域公知的技术手段。
因此，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即可得到权利要求1，这对于本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1不符合专利法第22条3款有关创造性的规定。
针对于复审请求人的意见陈述，合议组认为：调谐本身就是一个动态变化的过程，并且这个动态的过程并不代表要持续地改变泵浦能量，动态仅表示状态可变，并不表示状态持续在变化。通过改变泵浦能量，例如改变注入的电流，可改变有源层的折射率，进而改变有效腔长来获得想要的输出波长，当需要再次调整输出波长时，可再次改变注入的电流，这个过程可不断反复进行，其本身就是一个动态的过程。因此，复审请求人的陈述意见不具有说服力。
2、权利要求2-24不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2是权利要求1的从属权利要求。量子阱增益区域包括压缩应变材料的至少一个量子阱，例如本领域常用的InGaAs的量子阱夹在AlGaAs的势垒中，即为压应变材料的量子阱，这是本领域的惯用技术手段。在其引用的权利要求1不具备创造性的情况下，权利要求2也不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
权利要求3是权利要求2的从属权利要求。权利要求5是权利要求1的从属权利要求。AlInGaAs或InGaNAs均是本领域常用的用作量子阱的半导体材料。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求3、5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求4是权利要求1的从属权利要求。对比文件2在其图7中明确示出了量子阱区域包括三个量子阱。而量子阱由AlInGaAs组成是本领域常用的技术手段。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求6是权利要求1的从属权利要求。权利要求7是权利要求4的从属权利要求。对比文件1进一步公开了以下技术特征（见图2之上的一段、图2）：980nm泵浦光（相当于本发明的可调谐激光器为光学泵浦的）。对比文件2进一步公开了如下技术特征（参见第1514页右栏III.Periodic Gain Neglection Index Discontinuities,第1519页E.Multiple Quantum Well(MQW) Active Segments、图1,7-9）：如图7所示，多量子阱的三个量子阱定位在单独的腔内光场的波峰上（相当于本发明的至少一个量子阱被定位在单独的腔内光学驻波波峰上、3个量子阱均对准单个的光学驻波波峰）。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求6、7也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求8是权利要求7的从属权利要求。对比文件1（见图3之下的一段）公开了FSR为161nm，即相当于公开了附加技术特征“可调谐激光器具有140-170nm范围的FSR”。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求8也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求9是权利要求7的从属权利要求。量子阱包括2个量子限态，是为了支持更宽的增益带宽，所采用的本领域的惯用技术手段。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求9也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求10、16、18分别是权利要求1的从属权利要求。中心波长是根据半导体材料和谐振腔的腔长等因素决定的，其范围是本领域技术人员的常规选择。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求10、16、18也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求11、12均是权利要求10的从属权利要求。InGaAs、GaAs、AlGaAs、InGaP、AlInGaAs和InGaAsP的化合物列表中的至少一个，均是本领域常用的用作红光和红外波段激光器的量子阱半导体材料。本领域常用的InGaAs的量子阱夹在AlGaAs的势垒中，即为压应变InGaAs材料组成量子阱，这是本领域的惯用技术手段。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求11-12也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求13是权利要求11的从属权利要求。对比文件2在其图7中明确示出了量子阱区域包括三个量子阱。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求13也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求14是权利要求13的从属权利要求。3个量子阱包括2个量子限态，是为了支持更宽的增益带宽，所采用的本领域的惯用技术手段。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求14也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求15是权利要求11的从属权利要求。该权利要求中的“势皇”属于“势垒”的明显笔误，因此合议组以“势垒”来进行创造性评述。本领域技术人员都知道，InGaAs的晶格常数小，GaAsP的晶格常数大，因此，InGaAs做量子阱，GaAsP做势垒，容易造成GaAsP处于拉伸应变状态。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求15也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求17是权利要求16的从属权利要求。在中心波长在550-700nm范围的激光器中采用InGaP量子阱增益区域是本领域的惯用技术手段。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求17也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求19、20是权利要求18的从属权利要求。在中心波长位于1800-2500nm的范围内的激光器中采用生长在InP衬底上的InGaAs量子阱增益区域，或者采用生长在GaSb衬底上的量子阱增益区域，是本领域的惯用技术手段。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求19、20也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求21是权利要求1的从属权利要求。电泵浦是常用的半导体激光器泵浦方式。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求21也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求22是权利要求1的从属权利要求。对比文件1进一步公开了（参见图2之上的一段、图2）有关“980nm泵浦二极管对VCSEL进行泵浦”的内容，即相当于该附加技术特征“可调谐激光器由具有泵浦波长的泵浦激光器光学泵浦”。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求22也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求23是权利要求22的从属权利要求。权利要求24是权利要求23的从属权利要求。可调激光器设置有与量子阱增益区域分隔开的吸收区域，可使泵浦波长仅在量子阱区域被吸收，然后，吸收后的光声载流子再扩散到增益区，可提高增益，是本领域的常用技术手段。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求23、24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1-24均不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018 年07月04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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