1、光器件定義及分類
光器件是光通信網(wǎng)絡中基礎的組成元件，承擔著光信號的產(chǎn)生、調(diào)制、探測、接收、連接、傳導、發(fā)送、波分復用和解復用、光路轉(zhuǎn)換、信號放大、光電轉(zhuǎn)換等功能，代表了現(xiàn)代光電技術(shù)與微電子技術(shù)前沿，是光通信網(wǎng)絡最核心的組成部分。
由于光信號在光纖中的傳輸速率已接近光速，達到 2.0×108m/s，但光器件、光設備的處理和傳輸速率存在瓶頸，因此光器件和光設備是制約光信號傳輸?shù)暮诵沫h(huán)節(jié)，很大程度上決定了光通信網(wǎng)絡的信息傳輸速度、質(zhì)量、性能水平和可靠性。
光器件根據(jù)是否需要能源驅(qū)動可分為有源光器件和無源光器件兩種，有源光器件負責光信號的產(chǎn)生，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號、光信號轉(zhuǎn)換為電信號以及發(fā)射、接收光信號等工作；無源光器件負責光信號的連接、傳輸、調(diào)節(jié)、相干、隔離、過濾等控制類工作，為光信號傳輸系統(tǒng)設置關(guān)鍵節(jié)點。
2、光器件行業(yè)發(fā)展歷程
上世紀 60 年代起，各國科研界興起研究光通信技術(shù)的熱潮，如何解決長距離傳輸信號的損耗問題成為當時學界的主要攻克方向。1966 年，華裔科學家高錕博士指出高純度光纖作為傳輸介質(zhì)可實現(xiàn)遠距離光通信。
該理論的提出為現(xiàn)代光纖通信技術(shù)奠定了基礎。光器件作為光通信網(wǎng)絡的基礎元件，在 1975 年后在發(fā)達國家率先形成產(chǎn)業(yè)，我國光器件產(chǎn)業(yè)的形成比國外約晚 5 年。在近五十年的發(fā)展歷程中我國光器件行業(yè)經(jīng)歷了自主探索期、開放發(fā)展期和加速創(chuàng)新期三個階段。
①自主探索期：上世紀 70 年代-80 年代末上世紀 70 年代，我國開始啟動有關(guān)光器件生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)。為發(fā)展光通信產(chǎn)業(yè)，追趕西方國家的前沿技術(shù)，中國科學院半導體研究所、武漢郵電科學研究院等研究所通過自主研發(fā)，在有源光器件方面，研制出不同波長的波長激光器。
在無源光器件方面，為解決長距離光纖連接、分路、開關(guān)和波長復用等問題，各研究所致力于全光纖結(jié)構(gòu)和微光學分立器件項目的研究，開發(fā)出多模光纖連接器、拼接型和熔融拉錐型的光耦合器和機械式光開關(guān)等產(chǎn)品，滿足了當時多模光纖通信研究、應用的需求。
②開放發(fā)展期：上世紀 90 年代-21 世紀初發(fā)展到上世紀 90 年代，為爭取中國超大體量市場，境外先進工藝、設備及大量光器件產(chǎn)品開始涌入中國市場。隨著光通信技術(shù)的迅速發(fā)展，我國通信網(wǎng)絡建設對光器件的技術(shù)要求及生產(chǎn)效率要求越來越高。雖然在我國有關(guān)單位的努力研究下，光器件在產(chǎn)品類型、技術(shù)工藝以及生產(chǎn)材料方面取得重大突破，但由于投入的人力和物力遠遠不足，我國光器件產(chǎn)品與國際領(lǐng)先水平還存在一定差距。為滿足光通信發(fā)展需求，優(yōu)化器件產(chǎn)線工藝，簡化器件生產(chǎn)步驟，國內(nèi)光器件生產(chǎn)企業(yè)大力引進國外設備，并發(fā)展上游陶瓷套管大批量生產(chǎn)技術(shù)。我國光器件產(chǎn)品質(zhì)量進一步的提高，產(chǎn)業(yè)鏈上下游也愈發(fā)完善。
③加速創(chuàng)新期：21 世紀初至今到世紀交替之初，隨著光纖通信應用領(lǐng)域和應用程度的普及以及傳輸技術(shù)的突破，光纖鋪設密度成倍增長。傳統(tǒng)光器件設備已無法滿足新技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)要求，高密度光纖布線則需要器件向小型化、高集成化轉(zhuǎn)型。市場需求與低端產(chǎn)能之間的矛盾，刺激行業(yè)加快器件產(chǎn)品的迭代升級。
此背景下，國內(nèi)企業(yè)依照微光器件結(jié)構(gòu)研制出可以滿足新技術(shù)傳輸要求的密集波分復用器，引進國外新型組裝產(chǎn)線將器件小型化。在不斷創(chuàng)新自研和引進、吸納國外先進技術(shù)、工藝的模式下，我國已具備從光組件到光設備的光通信全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)能力并在全球市場中占據(jù)重要地位。
據(jù)網(wǎng)絡電信信息研究院數(shù)據(jù)表明，2023 年我國頭部光通信企業(yè)在全球光器件、光纖光纜、光設備領(lǐng)域市場占比份額分別為 28.1%、41.9%、42.5%。雖然我國已成為光通信產(chǎn)業(yè)的主要生產(chǎn)、銷售國，但我國光器件技術(shù)仍落后于美國、日本等發(fā)達國家。我國器件市場主要集中于中低端領(lǐng)域，高端器件市場占有率較低，高速率探測管芯、激光器以及相關(guān)芯片等高端產(chǎn)品仍需進口。
現(xiàn)階段，中國光器件廠商正在不斷向高速率器件領(lǐng)域進發(fā)，試圖拉近與全球先進企業(yè)間的技術(shù)差距。憑借我國產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和市場規(guī)模的支持，中國光器件廠商在掌握高速率器件生產(chǎn)技術(shù)之后，有望在全球市場中占據(jù)更高的市場份額。
3、光器件行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
隨著信息傳輸技術(shù)的升級，各種高速率、高并發(fā)、實時性要求高的新業(yè)務層出不窮，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及大眾生活形式數(shù)字化轉(zhuǎn)變加速。4K/VR 視頻、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)的快速發(fā)展，移動支付、移動出行、高清視頻直播、移動餐飲外賣等生活娛樂方式的普及，驅(qū)動著數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長。
在數(shù)據(jù)流量快速增長的刺激下，網(wǎng)絡傳輸速率需求不斷上升，傳輸網(wǎng)絡光纖化穩(wěn)步推進，信息網(wǎng)絡架構(gòu)持續(xù)升級，傳輸速率已從 1M 發(fā)展到現(xiàn)今的 400G。數(shù)據(jù)流量攀升以及信息網(wǎng)絡架構(gòu)變革推動了光器件行業(yè)快速發(fā)展。
①信息技術(shù)發(fā)展和數(shù)據(jù)流量的高速增長帶動光器件市場發(fā)展
隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)快速發(fā)展和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，全球數(shù)據(jù)需求量呈現(xiàn)幾何級增長。同時，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）已成為企業(yè)或機構(gòu)管理 IT 基礎設施與應用的重要平臺，隨著更多和更大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心投入部署，將再次拉動對光通信市場的需求，從而帶動光纖連接器、適配器等光組件產(chǎn)品，光纖跳線、配線箱等光纖布線器件產(chǎn)品以及光模塊產(chǎn)品的市場需求。據(jù)思瀚產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2021 年我國光器件的市場規(guī)模為 225 億元，預計 2023 年我國光器件市場規(guī)模為273 億元，復合增長率達到 10.15%。
②數(shù)通、電信等布線需求推動光纖布線產(chǎn)品市場持續(xù)增長
綜合布線分為銅纜布線和光纖布線。光纖布線系統(tǒng)是應用于數(shù)據(jù)中心、電信機房、光纖接入網(wǎng)及智能樓宇等場景的光纖網(wǎng)絡通信布線產(chǎn)品，具體產(chǎn)品包括光纖跳線、適配器、光纖配線箱、配線架等。光纖有單模和多模之分，單模光纖主要應用于連接城市節(jié)點之間的核心網(wǎng)絡、連接各地區(qū)的城市網(wǎng)絡、連接各家庭或企業(yè)的接入網(wǎng)絡；多模光纖主要應用于樓宇內(nèi)綜合布線系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡或數(shù)據(jù)中心。
由于終端用戶在性能上有多元化的需求，光纖布線產(chǎn)品規(guī)模持續(xù)保持增長勢頭。光纖跳線是光纖布線的主要產(chǎn)品，也是公司光纖布線系列核心產(chǎn)品。光纖跳線是從設備到光纖布線鏈路的跳接線，一般用在光端機和終端盒之間的連接，應用在光纖通信系統(tǒng)、光纖接入網(wǎng)、光纖數(shù)據(jù)傳輸以及局域網(wǎng)等領(lǐng)域。
根據(jù)貝哲斯咨詢發(fā)布的《2024年光纖跳線行業(yè)市場現(xiàn)狀與消費趨勢分析報告》，2023 年全球光纖跳線市場銷售額達到了 114.73 億元，預計 2028 年將達到 138.85 億元，2023-2028 年間的復合增長率為3.89%。
③光模塊市場發(fā)展拉動無源內(nèi)連光器件市場增長
光模塊（Optical Modules）又稱光收發(fā)一體模塊，是實現(xiàn)光通信系統(tǒng)中光信號和電信號轉(zhuǎn)換的核心部件，主要由光器件（光發(fā)射器、光接收器）、功能電路和光接口等構(gòu)成，主要作用就是實現(xiàn)光纖通信中的光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換功能。
隨著光通信行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進步，帶寬需求不斷提升，設備集成商和電信及數(shù)據(jù)中心運營商不斷加大對光通信網(wǎng)絡和設備投入，從而帶動光模塊行業(yè)的發(fā)展，全球及中國光模塊市場穩(wěn)步增長。
另外，AI 的應用催生了對更高傳輸速率、更大帶寬的網(wǎng)絡需求，拉動高速光模塊的需求，同時硅光芯片、CPO 技術(shù)的應用也使得高帶寬密度、低功耗的傳輸方式成為可能。光通信行業(yè)市場研究機構(gòu) Light Counting 研究顯示，近年來 DWDM、以太網(wǎng)和無線前傳連接的需求激增。2020-2022 年期間，居家學習和工作方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，消費者對更快、更普遍、更高可靠性網(wǎng)絡的需求愈發(fā)強烈，促使全球光模塊市場在 2020-2022 年間保持強勁增長。
據(jù) Light Counting 數(shù)據(jù)顯示，2022 年全球光模塊市場規(guī)模為 108 億美元，預計到 2024 年 全 球 光 模 塊 市 場 規(guī) 模 將 增 加 至 133 億 美 元 。 根 據(jù)FROST&SULLIVAN 數(shù)據(jù)，2020 年中國的光模塊市場規(guī)模為 392.3 億人民幣，到 2024年將增長至 599.3 億人民幣，年均復合增長率約 11.2%。光模塊市場的快速增長，將帶動無源內(nèi)連光器件市場的發(fā)展。
4、光器件行業(yè)競爭格局
從產(chǎn)業(yè)鏈來看，光器件上游為光組件行業(yè)。光組件作為制造光器件和光模塊的必備元器件使用量較大但技術(shù)門檻相對較低，行業(yè)參與者眾多。除少數(shù)公司（如 USConec）擁有較強的自主議價權(quán)外，其他光組件廠商議價能力較弱。
與光器件配套的光芯片產(chǎn)品近年來逐漸實現(xiàn)國產(chǎn)化，但高端光芯片仍被國外廠商掌握。下游光模塊領(lǐng)域參與廠商眾多且競爭較為激烈，行業(yè)處于充分競爭的狀態(tài)。一方面光器件產(chǎn)品種類繁多，業(yè)內(nèi)企業(yè)所專注的產(chǎn)品領(lǐng)域不同，光器件頭部企業(yè)議價能力較強；另一方面，終端電信運營商和數(shù)據(jù)中心行業(yè)市場集中度高，終端客戶具有很強的競爭優(yōu)勢，光模塊行業(yè)企業(yè)處在上下游擠壓之下，議價能力相對較弱。
整體而言，由于終端用戶應用環(huán)境的不同，對產(chǎn)品的精度、可靠性及技術(shù)的先進性要求有不同的等級，行業(yè)中廠家間差距相對較為明顯，高中低端層次分明。
