DQZHAN訊：華為、中興海外遭難 都因我國這個(gè)器件存“短板”?
在云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)下，光通信市場開始進(jìn)入到高速成長期，細(xì)數(shù)光通信的發(fā)展已有數(shù)十年之久，產(chǎn)業(yè)鏈布局已比較完善，產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)品種類呈現(xiàn)不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。
光通信行業(yè)按傳輸介質(zhì)的不同，可分為大氣激光通信和光纖通信，由光器件、光通信設(shè)備和光纖光纜構(gòu)成。
光器件：為光通信上游，是光設(shè)備的核心器件，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的產(chǎn)生、調(diào)制、探測(cè)、連接、波長復(fù)用和解復(fù)用、光路轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大、光電轉(zhuǎn)換等功能，是光通信發(fā)展的重要根基。
光通信設(shè)備：由各種光器件構(gòu)成，包括完成光電信號(hào)轉(zhuǎn)換、傳輸和收發(fā)的設(shè)備以及配線連接、分配設(shè)備等，常用的光通信設(shè)備有光終端收發(fā)機(jī)、光路由、交換機(jī)、光纖配線產(chǎn)品、光纜終端盒等。
我們不放先來說說光通信的核“芯”。
光通信歷史，1970年開始新里程
那么，我們一同來看看光通信的發(fā)展，這樣對(duì)光器件的榜單情況能有更好的理解。
1880年，亞歷山大˙格拉漢姆˙貝爾發(fā)明利用光波為載體傳輸語音信息的“光電話”，由此證明光波作為載體可進(jìn)行信息的傳遞，現(xiàn)代光通信都源于這個(gè)雛型。但受沒有可靠的高強(qiáng)度光源、沒有穩(wěn)定的低損耗傳輸介質(zhì)的限制，光通信一直被“擱淺”在實(shí)驗(yàn)室，與實(shí)用階段隔著一道屏障。
而這一“擱淺”就是80年，直到1960年7月，美國科學(xué)家希奧多˙哈羅德˙梅曼發(fā)明了**個(gè)紅寶石激光器，光通信才真正從理論的層面轉(zhuǎn)向?qū)嵸|(zhì)性階段。當(dāng)然，這也引發(fā)全球激光通信研究熱。
隨著研發(fā)的進(jìn)展，傳輸距離更長、抗干擾能力更強(qiáng)、通信容量更大的傳輸介質(zhì)成為光通信迅速落地的關(guān)鍵，于是空心光波導(dǎo)管、透鏡(或反射鏡)陣列等均被嘗試。
在陷入一片絕望之時(shí)，1966年英國標(biāo)準(zhǔn)電信研究所的華裔科學(xué)家高錕博士發(fā)表了一篇奠定光纖通信基礎(chǔ)的重要論文，指出：
光導(dǎo)纖維的高損耗不是其本身固有的，而是由材料中所含雜質(zhì)引起的，如果降低材料中的雜質(zhì)含量，便可極大地降低光纖損耗。
他預(yù)言，通過降低材料雜質(zhì)含量和改造工藝，可使光纖損耗下降到20 dB/km;通過原材料的提純能制造出適于長距離通信使用的低損耗光纖。
在此理論的指導(dǎo)下，美國康寧于1970年制成了衰減為20 dB/km低損耗石英光纖。
1970也是光器件的新里程，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室、日本電氣NEC和蘇聯(lián)先后研制成功室溫下連續(xù)工作的雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器,從光通信從實(shí)驗(yàn)室研究真正走了出來。
1970 年被稱為光通信的“元年”。
光器件，中國竟在有源上跟丟了
相對(duì)于傳輸介質(zhì)，光器件的發(fā)展卻似乎沒有這么坎坷。
發(fā)達(dá)國家在1975年后逐步形成光器件產(chǎn)業(yè)，中國光器件產(chǎn)業(yè)僅僅是晚了5年，無論是有源器件，還是無源器件，都足以滿足國家光纖通信發(fā)展初期科研和工程需要。然而，隨著時(shí)間的推移，由于科研投入不夠、工業(yè)制造薄弱等原因，我們就被狠狠甩在后面，在**產(chǎn)品與核心技術(shù)方面尤為薄弱。
光器件分為有源器件與無源器件兩類。
從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，光器件又分為光芯片、光組件、光器件和光模塊。光模塊是廣義的光有源器件，由光器件、功能電路和光接口組件等組成，其中的光器件包括TOSA和ROSA兩部分。光模塊的功能就是光電轉(zhuǎn)換，發(fā)送端把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過光纖傳送后，接收端再把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
光有源器件
光有源器件是光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的器件，相當(dāng)于光傳輸系統(tǒng)的心臟，包括光源/激光器、光檢測(cè)器、光放大器及光調(diào)制器。
光源/激光器是電信號(hào)轉(zhuǎn)光信號(hào)的核心器件，主流激光器有VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)、DFB(分布反饋激光器)和EML(電吸收調(diào)制激光器)。
我國光有源器件的研發(fā)始于20世紀(jì)70 年代，恰是高新技術(shù)對(duì)中國封鎖與禁運(yùn)的“巴統(tǒng)”時(shí)期。中科院半導(dǎo)體研究所、武漢郵電科學(xué)研究院等研制出波長為850 nm的短波長激光器，隨后1310和1550 nm的長波長激光器問世。
1993 年后，“巴統(tǒng)”時(shí)期結(jié)束，國外的光有源器件開始大量涌入中國市場。
目前，我國只有寥寥幾家能自主生產(chǎn)激光器和探測(cè)器管芯，而且**于10 Gbit/s以下速率。通信設(shè)備及系統(tǒng)所需的高速率管芯、單元器件及摻鉺光纖均需要進(jìn)口。
光無源器件
光無源器件用以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的連接、耦合、分路、波長復(fù)用等功能，但無需進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的光器件，包括用量非常大但技術(shù)門檻較低的光纖連接器、光分路器，也包括門檻相對(duì)較高的光開關(guān)、波分復(fù)用解復(fù)用器、光衰減器，光無源器件種類繁多。
光衰減器可分為固定光衰減器(FOA)和可變光衰減器(VOA)兩大類，F(xiàn)OA只能對(duì)光功率進(jìn)行預(yù)定量的衰減，而VOA既能對(duì)光功率進(jìn)行預(yù)定量的衰減，也能對(duì)光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，因此VOA已日漸成為主流。
隨著1970年后光纖技術(shù)的出現(xiàn)，我國無源光器件的研發(fā)也啟程。通過中國電子科技集團(tuán)第23研究所、武漢郵電科學(xué)研究院固體器件研究所等組織機(jī)構(gòu)的努力，我國光通信系統(tǒng)中所用的光連接器和光耦合器絕大部分都是國產(chǎn)的。
盡管光無源器件的產(chǎn)業(yè)發(fā)展似乎比光有源器件要迅猛，但問題也是很多，比如光纖連接器用陶瓷套管的毛坯需要進(jìn)口、光纖連接器技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)幾乎為零。隨著不斷努力，如今中國無源器件的水平與國外的差距不大，甚至達(dá)到國際**水平，比如陶瓷套管/插芯、光收發(fā)接口等組件，我國是全球*大的生產(chǎn)產(chǎn)地。
全球格局及未來趨勢(shì)
美日是光器件主要研發(fā)地，掌握產(chǎn)業(yè)*前端技術(shù)，相關(guān)廠商數(shù)量相對(duì)較多。目前，全球有200多家光器件廠商，這是一個(gè)競爭相當(dāng)激烈的市場。隨著兼容并購，市場集中度也將提高。
近年來，華為、中興屢遭受美國商務(wù)部調(diào)查，其背后與我國核心元器件缺失有著直接關(guān)系，我國光器件產(chǎn)業(yè)亟待升級(jí)。
目前，在國內(nèi)以華為、中興和烽火通信為代表的企業(yè)已開始實(shí)行“一體化”戰(zhàn)略，積極向芯片領(lǐng)域布局，提升一體化能力，這必將提高公司的競爭力，降低成本，保障貨源，進(jìn)一步提升企業(yè)的盈利能力。
不難預(yù)料，光通信產(chǎn)業(yè)也將會(huì)由低門檻、低利潤率的光纖光纜向高門檻、高利潤率的核心器件和一體化延伸。光器件集成化與智能化是未來的主方向，光系統(tǒng)設(shè)備總成本中，光器件占比不斷上升，達(dá)到30%指日可待。根據(jù)LightCounting預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中心用光模塊的市場增速未來保持30%至50%增長，到2021年整個(gè)市場預(yù)計(jì)會(huì)由2014年的16億美元增長至49億美元。
