光通信產(chǎn)業(yè)鏈概覽（上）
行業(yè)基本情況
光通信是以光為載體進行信息傳遞的一種通信方式。根據(jù)《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展路線圖2018-2022》，“十三五”以來，隨著中國制造、互聯(lián)網(wǎng)+等國家戰(zhàn)略出臺，大數(shù)據(jù)、云計算、第5代移動通信（5G）、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能等新一代應用市場的快速發(fā)展，全球移動用戶數(shù)將突破72億，移動互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)超過40億，全球年數(shù)據(jù)流量增長達到復合年均增長率在25%以上。作為信息網(wǎng)絡發(fā)展的核心和現(xiàn)代通信的支柱，光通信產(chǎn)業(yè)遇到了前所未有的市場機遇，預計未來五年光通信行業(yè)發(fā)展持續(xù)景氣。
產(chǎn)業(yè)鏈概況
光通訊產(chǎn)業(yè)鏈由光纖光纜及光通信設備兩個環(huán)節(jié)構成。其中，光纖光纜上游對應光纖預制棒環(huán)節(jié)，光通信設備上游對應光芯片、光器件、光模塊等三個環(huán)節(jié)。
另外，光通訊有電信市場及數(shù)據(jù)通信市場兩個下游核心應用領域，電信市場主要針對客戶為各大電信運營商，其為手機用戶提供電信通信及流量服務，數(shù)據(jù)通信市場主要針對大型數(shù)據(jù)中心業(yè)主客戶，提供數(shù)據(jù)中心內(nèi)部、數(shù)據(jù)中心間的通信網(wǎng)絡及傳輸功能。
光纖光纜
1、光纖預制棒
光纖預制棒有投資金額大、擴容周期長的壁壘，占光纖光纜子產(chǎn)業(yè)鏈利潤的70%。當前商業(yè)生產(chǎn)光纖預制棒的氣相沉積工藝都已經(jīng)發(fā)展為“兩步法”。其中，第一步為生產(chǎn)芯棒(Core-rod)，第二步為生產(chǎn)外包層（Overcladding）。光纖預制棒的光學特性主要取決于芯棒制造技術，成本主要取決于外包層技術，套管占光棒生產(chǎn)成本90%以上。
步驟
方法
方法分類
芯棒生產(chǎn)
管外法
外部氣相沉積法（OVD）
氣相軸向沉積法（VAD）
管內(nèi)法
改進化學汽相沉積法（MCVD）
等離子體激活化學汽相沉積法（PCVD）
外包層生產(chǎn)
套管法
套管需要進口，產(chǎn)能擴張受外方限制。
全合成法
生產(chǎn)效率高，工藝穩(wěn)定，成本低；工序復雜、建設周期長，新進入者需要較長學習時間。
2、光纖
光纖光纜是利用光的全反射原理對光信號進行傳輸?shù)慕橘|。光纖由折射率較高的纖芯、包層及保護套構成，光纜由纜芯、加強元件、護套，防水層、緩沖層、絕緣金屬導線等構成。光纖主要分類情況如下：
大類
小類
作用
通信光纖
單模光纖
帶寬大，纖芯細，只能傳一種模式的光，通信距離長
多模光纖
帶寬窄，纖芯粗，可傳多種模式的光，通信距離短
特種光纖
餌纖（EDF）
是摻餌光纖放大器的核心
保偏光纖
一種特殊的單模光纖，主要用于光纖傳感領域
耦合光纖
主要針對980nm及1550nm波長光的傳輸設計的單模光纖
穩(wěn)相光纖光纜
光精密傳輸?shù)年P鍵零部件
摻鐿光纖（YDF）
用于摻鐿光纖放大器和激光器
無源匹配光纖（GDF）
用于全光纖一體化設計的光纖激光器和放大器
大芯徑傳能光纖
可加工成傳能跳線用于高功率激光的柔性傳輸
3、光纖光纜行業(yè)規(guī)模情況
2010-2017年全球和中國光纖產(chǎn)量CAGR分別為14.42%、23.10%。2017年我國光纖產(chǎn)量占全球比重達65%，較2010年增長約26個百分點。在光纜產(chǎn)量方面，2010-2017年全球和中國CAGR分別為14.65%、19.16%。
2010-2017年全球和我國光纖產(chǎn)量（百萬芯公里）
2010-2017年全球和我國光纜產(chǎn)量（百萬芯公里）
5G的發(fā)展將帶來對帶寬需求的提升，并帶動新一輪通信基礎設施的投資高峰，成為驅動光纖光纜市場增長的重要推動力。中國移動2018年1-6月光纜集采普通光纜規(guī)模達1.1億芯公里;中國電信發(fā)布2018年總計5400萬芯公里的引入光纜和室外光纜集采;中國聯(lián)通2017~2018年光纜集采總規(guī)模約為5,830萬芯公里，即2018年僅三大運營商集采規(guī)模可能超2.8億芯公里，按每年15%-20%增速，預計2020年采購規(guī)模達3.5億芯公里。以中國移動2019年初1.05億芯公里招標限價101億元計算，我國光纖市場規(guī)模至少在350億元左右。
光芯片
光通信芯片是制作光器件和光模塊的核心，具有較高的研發(fā)技術門檻，也是整個光通訊行業(yè)技術難度最高的環(huán)節(jié)。光芯片占據(jù)價值量最高，在高、中、低端光器件中成本分別占比70%、50%和30%，其中高端光芯片90%以上份額被美、日企業(yè)壟斷，我國國內(nèi)廠商主要生產(chǎn)25G及以下速率光芯片。以下是光芯片的分類情況：
分類標準
大類
小類
用途
有源器件芯片
激光器芯片、探測器芯片、光放大器芯片、驅動器芯片
光通信收發(fā)芯片
分組傳送芯片
光分路器芯片
平面波導型芯片（PLC芯片）
介質
InP系列
高速直接調制DFB激光器和EML激光器芯片、PIN（光電二極管）和APD（雪崩光電二極管）芯片、高速調制器芯片、多通道可調激光器芯片
GaAs系列
高速VCSEL激光器芯片、泵浦激光器芯片
Si/SiO2系列
PLC（平面波導光分路器）芯片、AWG、MEMS芯片
SiP系列
相干光收發(fā)器件、高速調制器、光開關芯片；TIA、LD、Driver、CDR芯片
LiNbO3系列
高速調制器芯片
光器件
光器件體現(xiàn)了光通信最核心的競爭力，是光通信設備的核心組成部分，占設備成本的30%左右，但下游設備商較為集中,議價能力較高,很大一部分利潤被設備商拿走，所以該市場雖增長較快但是競爭激烈，利潤水平較低。目前我國光器件廠商占全球15%的份額，且無源光器件的競爭力較強，技術門檻較高的有源光器件領域市場份額有待提升。
1、有源光器件
有源光器件是光通信系統(tǒng)中將電信號轉換成光信號或將光信號轉換成電信號的關鍵器件，是光傳輸系統(tǒng)的心臟。有源光器件能夠對光信號進行主動操作，例如光信號的發(fā)射、探測、放大接收、調制以及波長變化等。有源光器件占光器件市場75%左右，其中激光器和光探測器市場份額最高。以下是有源光器件的分類情況：
大類
作用
小類
激光器
發(fā)射光信號，完成光-電轉換。
常見的是半導體激光器（LD）和發(fā)光二極管（LED），由于前者輸出光功率較大，器件速率較高得到普及。
垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL，以砷化鎵半導體材料為基礎研制，有別于發(fā)光二極管和半導體激光器，具有體積小、圓形輸出光斑、單縱模輸出、閾值電流小、價格低廉、易集成為大面積陣列等優(yōu)點，適用于850nm，損耗高，常用于短距離光通信）
分布反饋式激光器（DFB激光器，具有非常好的單色性，線寬極窄）
電吸收調制激光器（EML，在DFB的基礎上采用了外調制器，高頻調制或長距離傳輸時效果較好）
FP激光器
激光驅動器
一般是用來控制半導體激光器的器件。
光探測器
接收光信號，完成電—光轉換。
光電二極管（PIN）：由P型半導體、n型半導體和本征半導體構成。
雪崩光電二極管（APD）在PIN的基礎上多了一層倍增層，產(chǎn)生不斷放大的效果。
光放大器
完成光信號功率補償。
反轉粒子放大器：摻雜離子光纖放大器，主流為摻鉺光纖放大器（EDFA），其速率透明、大增益、大寬帶、低噪聲、高功率等特點使其成為低損耗窗口理想的光放大器；
非線性散射放大器：包括拉曼放大器（SRA）、布里淵放大器（SBA）。拉曼放大器分為分布式和分立式，分布式可以在任意波段進行放大，優(yōu)點是帶寬大、有效噪聲小，但增益不高、效率較低，而分立式使用專門的增益放大光纖進行增益放大，主要用于EDFA無法放大的波段，是未來新秀；
非線性折射放大器：參量放大器。
半導體光放大器（SOA）
光調制器
將信息加載于光波的過程稱為調制，其中由于光波具有振幅、頻率、相位、強度等參量，使其中某一參量按調制信號的規(guī)律變化則可以達到運載信息的目的。
包括PMQ調制器、相位調制器（使光的相位按照一定規(guī)律變化的調制器）、強度調制器等
2、無源光器件
無源光器件是光通信系統(tǒng)中需要消耗一定能量但沒有光電或電光轉換的器件，是光傳輸系統(tǒng)的關鍵節(jié)點，其能對輸入的光信號做被動操作，例如光束的連接、分波、合波、衰減、切換、隔離、開關等，占光器件市場份額25%左右。從“需求增長快、市場集中度好”兩個維度來看，無源器件中的波分復用器件市場份額最高，例如DWDM器件（密集型光波復用）、CWDM器件（粗波分復用）等，主要得益于電信運營商的骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)升級，波分下沉及波分下鄉(xiāng)的積極推進，加之數(shù)據(jù)中心間的互聯(lián)也要用到100G和400G的DWDM端口。
產(chǎn)品
作用
光隔離器
防止光通路反射回光源。
光衰減器
能對光信號的能量進行預期衰減。
光分路器
是具有多個輸入端和多個輸出端的光纖匯接器件，按分光原理可以分為熔融拉錐型和平面波導型（PLC型）兩種。
光開關
主要實現(xiàn)全光層的路由選擇、波長選擇、光交叉連接以及自愈保護等功能。較為復雜的是ROADM（可重構光分插復用器）
光連接器
連接兩根光纖以保證90%以上的光能夠通過。按照傳輸媒介不同分為單模光纖連接器和多模光纖連接器；按照結構不同分為FC、SC、ST、LC、MT、D4、DIN、MU等；按照連接器插針端分為PC、UPC、APC；按照光纖芯數(shù)不同分為單芯、多芯，最常使用的是MPO/MTP連接器。
光背板
一般由多層印制板、連接器和導銷等元件組成，背板為系統(tǒng)中的單板、模塊等提供信號連接和物理支撐的作用。
光纖配線架（ODF）
專為光纖通信機房設計的光纖配線設備，具有光纜固定和保護功能、光纜終接功能、調線功能。
光纜接頭盒
專為光纖通信機房設計的光纖配線設備，具有光纜固定和保護功能光纜終接功能、調線功能，是信息機房中不可或缺的部分。
終端盒
光纖傳輸通信網(wǎng)絡中終端配線的輔助設備，終端盒主要用于光纜終端的固定，光纜與尾纖的熔接及余纖的收容和保護。
波分復用器（WDM）
合波器（將不同光源波長信號結合在一起經(jīng)由一根傳輸光纖輸出的器件）
分波器（經(jīng)由同一傳輸光纖送來的多波長信號分解為個別波長分別輸出的器件）
濾波器
可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。
耦合器
光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。
