在新科技突飛猛進的今天，光通信新技術、新產品日新月異，光纖光纜及通信電纜技術必將獲得前所未有的巨大發展。本文從國內外專利分析的角度對國內外光通信產業發展趨勢進行了分析研究。
引言
光通信因其頻帶寬、容量大、中繼距離長、抗干擾性強、保密性強等特點得到飛速發展。20世紀90年代以來，光通信已成為各國電信業務傳輸的主要手段。到2000年底，全世界光纖用量累計已達3億公里，光傳輸系統設備的市場規模超過110億美元。國際上，光通信產品制造業已實現集約化大生產，主要產品的生產集中于十幾家大公司手中。 1999年全球光纖產量約6700萬公里，僅康寧、朗訊、阿爾卡特三大公司就占了總產量的60％。在光傳輸系統設備方面，阿爾卡特、北方電信和朗訊三公司占據了50％ 的市場份額。
光通信產業涉及的技術領域較為廣泛，包括光電子、微電子、計算機和通信等產業，因此產業鏈條很長。一般而言，光通信產業包括了從上游的光纖光纜到終端的光接入網等環節，從產業鏈的角度可以劃分為四個部分：光纖光纜、光通信器件、光網絡模塊和光網絡設備。20世紀30年代前，通信傳輸設備基本上是通過鐵線、銅線、銅包鋼線、平衡電纜和同軸電纜等傳輸信號的。由于這些線材具有容量和傳輸距離有限的先天不足，很快它們成為了通信發展的瓶頸。1966年7月，世界著名的華裔專家高餛博士在英國發表了一篇題為"光頻紡介質纖維表面波導"的論文，創造性地提出了用玻璃制成損耗為20 db/km 的光纖，以支持長距離、大容量信息傳輸的思想，這一年被認為是光纖通信元年。經過50多年的發展，光纖通信已是各種通信網的主要傳輸方式，歐美等發達國家已經把光通信放在了國家發展的戰略地位。現在光纖的使用已不只限于陸地，光纜已廣泛鋪設到了大西洋、太平洋海底，這些海底光纜使得全球通信變得非常簡單快捷。現在不少發達國家又把光纜鋪設到住宅前，實現了光纖到辦公室和家庭的接入。
上世紀70年代，國外的低損耗光纖獲得突破以后，我國從1974年開始了低損耗光纖和光通信的研究工作，并于上世紀70年代中期研制出低損耗光纖和室溫下可連續發光的半導體激光器。1979年分別在北京和上海建成了市話光纜通信試驗系統，這比世界上第一次現場試驗只晚了兩年多。這些成果是我國光通信研究的良好開端，并使我國成為當時少有的擁有光纜通信系統試驗段的幾個國家之一。到上世紀80年代末，我國的光通信的關鍵技術已達到國際先進水平。目前，我國已經形成了較完整的光通信產業體系，涵蓋了光纖、光傳輸設備、光源與探測器件和光電器件等領域。
1 國外光通信專利技術發展態勢
截止2011年12月31日，通過Derwent手工代碼與關鍵詞組配、限定學科范圍等手段，在Derwent世界專利索引和專利引文數據庫中共檢索到專利族41711條數據(提取自2000年開始申請的專利數據)。
1.1 總體發展態勢
圖1中，藍色曲線表示年度專利申請的數量，由于我們采集的數據為已經公開的專利數據，而專利從申請到公開有時滯，因此2010-2011年的數據并未反映實際申請數。由圖1可知，近10年內，國外光通信專利申請比較活躍。每年均有數千專利在申請，尤其是從2002年開始，申請數量增長較快。2006年以后，申請數量有所下降，但依然保持一定的平穩。
圖1 光通信國外專利數量的年度走勢
1.2 主要專利權人
光通信主要申請人全球排名如圖2所示。依據數量高低，排名依次為：日本電信電話株式會社、富士通、NEC、住友電氣、三菱電氣、京瓷、古河電工、朗訊、華為、松下電器。由企業排名可知，日本在光通信技術上占據重要地位。在全球專利申請人排名前十位的企業中，日本公司占到8家，其實力可見一斑。此外，國內華為公司也具競爭實力，在前十名中名列第九位。
圖2 國外光通信專利前十位專利權人
1.3 光通信技術的研發重點和熱點
采用Aureka軟件的數據挖掘功能繪制技術的重點和熱點分布地形圖(如圖3)。圖中等高線山脈表示國際技術的研發重點，其重要程度用顏色加以區分，由淺咖啡色、灰色到白色，依次增強。由圖可知，在光通信領域中，國際上對波長多路輸出、網絡終端、網絡連接器、光纖、接收設備等技術進行了重點研發。
圖3 光通信國際專利技術的研發重點和熱點分布圖
2 國內光通信專利技術的發展態勢
截止2011年12月31日，通過中國中獻智泉的專利信息分析系統，利用關鍵詞、IPC分類號等組培手段，共提取中國專利數據9038條。經過人工篩選、增加，最終獲得中國專利數據6563條。
2.1 總體趨勢
圖4中，藍色曲線表示年度專利申請的數量，紅色曲線表示年度專利公開的數量。由于采集的數據為已經公開的專利數據，而專利從申請到公開一般需要18個月的時間，因此2011-2011年的數據并未反映實際申請數。由圖4可知，我國光通信專利申請始于20世紀80年代，在之后的20年時間里申請量較少，沒有大量的發展。大規模申請從本世紀初開始，尤其是2001年增長比較顯著，這一迅猛發展勢頭一直持續至今。
圖4 光通信中國專利數量的年度走勢
2.2 技術生命周期
從圖5可以看出，從1989年開始到1998年，光通信專利數量和申請人數較少且增長緩慢。此階段為技術萌芽階段，企業進入意愿低，專利申請數量和申請人數量均很少。從2003年開始，光通信技術專利的數量和申請人數開始迅速增加，大量申請人進入該領域進行技術研發。這一階段技術進入了技術成長階段。目前，光通信技術仍然處于成長期。#p#分頁標題#e#
2.3 主要環節分布
圖6 光通信中國專利各環節的專利分布
圖6為我國光通信專利產業鏈上4個環節的分布情況。由圖可以看出，光網絡設備與光通信器件在我國申請了較多的專利。相比之下，光纖光纜和光網絡模塊方面的專利較少。這于我國的光纖及光網絡模塊產品技術落后于國外的現狀較為吻合。
2.4 主要申請人分布
由圖7可知，國內兩大通信巨頭中興華為申請的中國專利數量明顯領先于排名在其后的企業。企業與高校數量在前十名中的比重為7:3。可見，企業依然是該領域的申請主體。
圖7 中國光通信專利申請人前十名
2.5 主要申請國家分布
圖8 光通信中國專利申請國家分布
由圖8可知，在該領域的專利申請中，除中國之外，來華申請較多的國家包括美國、日本、法國、意大利等。這與朗訊、康寧、住友、日立、阿爾卡特等一些著名大公司在中國無不有密切的關系。
2.6 申請省市分布
由圖9可知，國內申請前五位的省市分別為廣東省、上海市、北京市、江蘇省、湖北省。這五個省市分別有一些代表申請人：廣東的華為、中興通信；上海的交大、貝爾；北京的北郵；江蘇的長飛光纖光纜、亨通；湖北的烽火。可見，上海、北京主要以高校研發為主，專利轉向產業化稍困難；而廣東、江蘇、湖北以企業本身研發為主，因此有利于產業化。
圖9 光通信中國專利申請地區分布
3 國內外專利分布及優劣總結
3.1 時間分布
從時間分布上看，近十年來，國內外光通信領域申請了大量的專利，較之上世紀末20年，數量顯著增加，這一迅猛勢頭一直持續至今。
3.2 地域分布
從地域分布上看，光通信領域的研發主要集中在日本、美國、法國、中國、韓國等國家。它們是研發活動最為活躍的幾個國家。其中，從國外專利申請情況來看，日本企業的專利申請非常活躍。
3.3 技術分布
3.3.1 光纖光纜
在上游光纖光纜部分，我國與國外尚有較大差距。具體而言，國外專利側重光纖傳輸機理與光纖結構的創新、光傳輸質量的提高、光傳輸距離的延長、光傳輸容量的擴展、光纖預制棒和光纖加工工藝的創新與改進。我國專利大部分集中于光纜結構與裝配，技術的原創度很弱。
3.3.2 光通信器件
在該環節上，我國多數光通信器件產品的研發水平已接近于發達國家，主要體現在波分復用器和光放大器等產品之上。與外國的差距主要體現在發光器件、光耦合器等核心元件上。
3.3.3 光網絡模塊
在光網絡模塊上，我國專利申請的內容主要集中在技術水平較低的外圍元件方面，如尾纖、熱電致冷器和溫控電路等。高端的模塊專利和核心元件技術大部分均為外國申請。其中，光模塊芯片技術完全為國外企業所掌握。
3.3.4 光網絡設備
在下游光網絡設備方面，我國技術水平較高，已處于甚至領先全球先進水平。華為、中興和烽火等都是全球著名的光通信設備提供商，具備一流的技術水平。
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