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我国光器件的工业概况和生长思绪

2004-01-01

光器件是光纤通讯系统的基础元件，，，，，，，我国在光器件领域的研究和生产起步不算晚，，，，，，，无论是有源器件，，，，，，，照旧无源器件，，，，，，，都知足了我国光纤通讯生长初期的科研或工程的需要。。。。。。。但随着时间的推移，，，，，，，由于相关工业基础的薄弱、科研投入的不敷以及体制和机制方面的缘故原由，，，，，，，我国光器件在焦点手艺和高端产品方面与外洋先进水平的差别愈显突出。。。。。。。本文凭证我国光器件的工业生长状态，，，，，，，就怎样加速我国光器件工业的生长，，，，，，，提出几点意见，，，，，，，以抛砖引玉。。。。。。。

光有源器件

1.生长概况

光有源器件是光通讯系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的要害器件，，，，，，，是光传输系统的心脏。。。。。。。将电信号转换成光信号的器件称为光源，，，，，，，主要有半导体发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。。。。。。。将光信号转换成电信号的器件称为光检测器，，，，，，，主要有光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。。。。。。。近年来，，，，，，，光纤放大器成为光有源器件的新秀，，，，，，，目今大宗应用的是掺铒光纤放大器（EDFA），，，，，，，正在研究并很有应用远景的是拉曼光放大器。。。。。。。

我国开展光有源器件的研究是从20世纪70年月最先的。。。。。。。其时西方国家凭证所谓“巴统”划定，，，，，，，对我国举行高新手艺的封闭和禁运，，，，，，，光有源器件亦在其中。。。。。。。于是中科院半导体所、武汉邮科院、电子部第44所、电子部第13所等单位，，，，，，，发挥“自力重生”的精神，，，，，，，研制了波长为850nm的所谓短波长光器件，，，，，，，如接纳GaAlAs/GaAs质料同质结或异质结结构的LD和LED光源、Si—PIN检测器等。。。。。。。虽然现在来看这些器件的性能较差，，，，，，，但也知足了我国光通讯起步阶段的需要。。。。。。。

以后，，，，，，，这些单位又开发了波长为1310nm和1550nm的所谓长波长器件，，，，，，，如接纳InGaAsP/In质料隐埋双质结构的半导体激光器、接纳InGaAs/In质料的PIN检测器等。。。。。。。这些芯片自己的性能有了很大提高，，，，，，，但在研制初期，，，，，，，芯片与光纤之间接纳环氧树脂举行粘结，，，，，，，以是器件的气密性能差、粘结强度小、光纤易移位，，，，，，，因而整个器件的性能和可靠性较差。。。。。。。厥后接纳全金属化的耦合封装工艺，，，，，，，器件的可靠性和寿命大大提高，，，，，，，知足了其时光通讯日益生长的需要。。。。。。。

1993年之前，，，，，，，我国光通讯所需的光有源器件，，，，，，，基本上都是由海内生产商提供的，，，，，，，以致西方国家熟悉到在有源器件等方面再用“巴统”向我国举行手艺封闭和禁运，，，，，，，反而失去中国的大市场，，，，，，，是得不偿失的，，，，，，，于是只得宣告“巴统”驱逐，，，，，，，外洋的光有源器件最先大宗涌入我国市场。。。。。。。

2.工业现状

随着光通讯手艺的迅速生长，，，，，，，对光有源器件的手艺要求愈来愈高。。。。。。。虽然我国有关单位做出很大起劲，，，，，，，跟踪天下潮流，，，，，，，取得了量子阱半导体质料与器件手艺的突破，，，，，，，漫衍反。。。。。。。―FB）半导体激光器等先进器件的实验室水平也有很大提高，，，，，，，但由于投入的人力和物力远远缺乏，，，，，，，与外洋先进水平的差别日显突出。。。。。。。

现在我国只有少数几家能自己生产光源和检测器的管芯，，，，，，，并且基本上是2.5Gb/s以下速率的水平。。。。。。。这些产品由于不可同时抵达高性能、高制品率、高重复性、高可靠性和低本钱等工业化要求，，，，，，，现实上只能用于一些要求较低的系统，，，，，，，而在高速系统中的应用险些为零。。。。。。。海内光通讯装备和系统所需的高速率管芯和单位器件以及掺铒光纤放大器的要害元件掺铒光纤等都需要入口。。。。。。。海内的有源器件公司大都是买了外洋的管芯做器件，，，，，，，买了外洋的器件做？？？？？？？，，，，，，，买了外洋的掺铒光纤做放大器的组装公司。。。。。。。光通讯装备公司则买了外洋的？？？？？？？樽鱿低。。。。。。。

现在我国规模最大的光源、审查器制造单位是武汉电信器件公司、深圳飞通光电子手艺有限公司，，，，，，，它们的销售量占天下的80%以上。。。。。。。其他尚有深圳恒通宝光电子有限公司、武汉华工科技工业股份有限公司正元光子分公司、武汉天讯科技股份有限公司、北京福创光电子股份有限公司、上海奥普光电手艺有限公司、四川康和光电子有限责任公司、重庆光电手艺研究所、信息工业部电子第44研究所等20余家，，，，，，，可以生产十几种量子附激光器、半导体泵浦激光器。。。。。。。光纤放大器的制造单位主要有无锡中兴光电子手艺有限公司、武汉光讯通讯手艺有限公司等。。。。。。。在光有源器件方面尚有一些外资企业，，，，，，，如深圳光炬（JDS Uniphase的子公司）、深圳新？？？？？？？怂沟。。。。。。。

3.市场概况

凭证对部分厂商的视察，，，，，，，1998—2000年我国光有源器件的生产销售情形如表1所示。。。。。。。由表可见，，，，，，，2000年这些厂商的光有源器件的销售量为64.9万只（其中出口约19.3万只，，，，，，，海内销售为45.6万只），，，，，，，销售总额为4.7亿元，，，，，，，较1999年增添了94.2%。。。。。。。

关于2001年天下光有源器件的市场情形，，，，，，，有差别的预计。。。。。。。有的以为是11亿元人民币，，，，，，，其中光收发（光源—检测）一体？？？？？？？榈氖谐》荻钗40%、DWDM用激光器为39%、泵浦激光器为20%、光放大器为1%。。。。。。。有的以为是14亿元，，，，，，，其中光收发一体？？？？？？？榈氖谐》荻钗36%、DWDM用激光器为36%、泵浦激光器为14%、光放大器为14%。。。。。。。预计以后数年光有源器件将以40—50%的速率增添，，，，，，，其中2002年的市场销售额将比2001年增添70%以上。。。。。。。

据预计，，，，，，，海内生产的光有源器件只占海内市场的30—40%。。。。。。。例如华为、中兴、大唐、狼烟等几家公司，，，，，，，2001年光传输装备所用的光有源器件就有数十亿人民币，，，，，，，而采购国产光有源器件的金额缺乏10亿元，，，，，，，可见大部分的市场份额被外洋厂商所占有。。。。。。。

光无源器件

1.生长概况

光无源器件是光通讯系统中需要消耗一定的能量、具有一定功效而没有光—电或电—光转换的器件，，，，，，，包括光纤毗连器、光纤耦合器、波分复用器、光开关、光衰减器和光隔离器等，，，，，，，是光传输系统的枢纽。。。。。。。光毗连器是光无源器件中应用最广、数目最多的器件，，，，，，，耦合器和波分复用器次之，，，，，，，其它器件使用量较少。。。。。。。随着光通讯手艺的生长，，，，，，，麋集波分复用器、大端口数矩阵光开关的需求将会逐渐增添。。。。。。。

我国开展光无源器件的研究是从20世纪70年月后期，，，，，，，随着光纤手艺的泛起而最先的。。。。。。。其时光纤的毗连是光纤通讯必需解决的六大问题之一，，，，，，，别的还要解决分路、开关以及波长复用等问题。。。。。。。于是电子部第23所、武汉邮科院固体器件所和电子部第34所等单位“空手起身”，，，，，，，致力于全光纤结构和分立元件组合型（微光器件）的研究，，，，，，，开发了光纤调中型的多模光纤毗连器、拼接型和熔融拉锥型的光耦合器和机械式光开关等产品，，，，，，，知足了其时短波长和长波长多模光纤通讯研究的需求。。。。。。。

以后，，，，，，，光通讯进入单模长波长阶段并最先大宗应用，，，，，，，对光无源器件不但手艺上的要求更高，，，，，，，并且在数目上也与日俱增，，，，，，，迫切要求工业化。。。。。。。在光毗连器方面首先引进了光学定中切削加工的APT（插针直径为1.78mm）毗连器生产线，，，，，，，知足了海内单模光通讯生长初期的需求。。。。。。。以后随着陶瓷套管大批量生产手艺的乐成，，，，，，，光毗连器的质量有了进一步的提高，，，，，，，并且易于装配，，，，，，，于是泛起众多组装散件生产毗连器的公司。。。。。。。在光纤耦合器方面，，，，，，，引进了由微机控制的熔融拉锥装备，，，，，，，使耦合器的生产变得十分简朴；；；；；；更为可喜的是，，，，，，，通过理论研究和实践探索，，，，，，，统一台装备上可以生产出种种宽带耦合器和二波长的波分复用器，，，，，，，产品性能优良，，，，，，，于是形成了光耦合器的工业。。。。。。。目今我国光通讯系统中所用的光毗连器和光耦合器绝大部分都是国产的。。。。。。。

2.工业现状

现在初看起来光无源器件的工业似乎比光有源器件生长快，，，，，，，可是在这绚烂的背后，，，，，，，还保存一些问题。。。。。。。如光纤毗连器用陶瓷套管的毛坯还需要入口，，，，，，，光纤毗连器手艺的自主知识产权险些为零。。。。。。。到了世纪之交，，，，，，，随着光纤接入网、麋集波分复用系统和全光通讯网的生长，，，，，，，现有的能举行大批量生产的光无源器件已不可完全知足需要。。。。。。。例如，，，，，，，高光纤密度的配线架要求小型化光纤毗连器，，，，，，，熔融拉锥装备无法生产麋集型波分复用器，，，，，，，不可用古板的光开关级连成大端口数的矩阵光开关等。。。。。。。这些问题迫使人们不可停留在低端产品的生产和竞争上，，，，，，，必需研制高端的光无源器件产品，，，，，，，以知足光纤通讯生长的需求。。。。。。。

针对这些问题，，，，，，，一些单位经由起劲，，，，，，，现在已有一些效果。。。。。。。如引进了小型光毗连器的组装夹具，，，，，，，接纳微光器件的结构研制了可以复用几路和十几路的麋集波分复用器。。。。。。。但要解决几十路以上的波分复用和大端口数的矩阵光开关问题，，，，，，，只能接纳光子集成器件。。。。。。。从现有光无源器件生产单位的生产条件来看，，，，，，，这方面与外洋的差别很大。。。。。。。

我国光无源器件的工业经由近几年的生长，，，，，，，已从已往的所谓“四大基地”到天下各处着花，，，，，，，共有70余家。。。。。。。较多的漫衍在深圳、上海两地，，，，，，，但北京、湖北、广东（除深圳）、江苏、浙江、福建等地已有不少。。。。。。。这些企业主要是组装散件生产光纤毗连器，，，，，，，生产能力已凌驾500万套；；；；；；或者接纳熔融拉锥装备生产光纤耦合器和波分复用器，，，，，，，生产能力已凌驾100万只。。。。。。。规模较大的有武汉光迅科技有限责任公司、深圳昊谷光电手艺有限公司、上海光城邮电通讯装备有限公司、深圳中和光学有限公司、深圳光波通讯有限公司、深圳柏业通讯手艺有限公司、天津新光通讯有限公司、上海；；；；；羝展馔ㄑ队邢薰尽⑿畔⒐ひ挡康缱拥23所、上？？？？？？？∮⒌缱佑邢薰疽约白ㄑ沾商坠艿纳虾４笃窖罄嫉枪馄骷有限公司、专学生产陶瓷套筒的天津市超科光纤通讯器件有限公司等。。。。。。。别的尚有一些外资企业，，，，，，，如上海的上诠光纤通讯装备有限公司、天下最大的光器件生产商JDS Uniphase在深圳的独资企业光炬科技有限公司等。。。。。。。

3.市场概况

现在我国光无源器件中市场规模最大的产品是单芯光纤毗连器。。。。。。。随着光通讯应用的一直扩大，，，，，，，特殊是外地通讯网络的逐步光纤化，，，，，，，近年来我国光纤毗连器的总需求量一直扩大，，，，，，，前几年的平均复合年增添率在30%以上。。。。。。。凭证对部分厂商的视察，，，，，，，1998—2000年我国光毗连器的生产销售情形如表2所示。。。。。。。由表可见，，，，，，，1999年由于中国电信的剖析式重组，，，，，，，产量和销售量有所下降。。。。。。。但2000年这些厂商的光毗连器的销售量为233.9万套（其中出口约115.5万套，，，，，，，海内销售为118.4万套），，，，，，，销售总额为2.6亿元，，，，，，，较1999年增添了143%。。。。。。。

凭证外洋市场的统计纪律，，，，，，，光纤耦合器的市场约为光毗连器市场的1/4，，，，，，，二波长复用器的市场与光耦合器概略相同。。。。。。。关于麋集波分复用器，，，，，，，预计我国近年的年需求量为数千套。。。。。。。现在光开关的市场不大，，，，，，，年需求量约几百套，，，，，，，但随着全光通讯网的生长，，，，，，，对大端口数的矩阵光开发的需求将会增添。。。。。。。

关于2001年光无源器件的市场，，，，，，，预计是7亿元人民币，，，，，，，其中光毗连器的市场份额为33%（2.31亿元）、耦合器为8%、WDM为2%、滤波器为25%、DWDM为18%、隔离器为12%、其他无源器件为2%。。。。。。。据预计，，，，，，，2001年光毗连器的销售数目约为325万套，，，，，，，由于价钱从100元左右/套下降到70元左右/套，，，，，，，以是销售额反而比2000年有所下降。。。。。。。光耦合器的销售量凌驾90万只，，，，，，，其中有相当部分是接纳OEM方法出口西欧地区。。。。。。。

以后若干年，，，，，，，我国光纤毗连器和光纤耦合器的复合年增添率将在30%左右，，，，，，，这是由于随着接入网的增添，，，，，，，两个光缆毗连器之间的平均光纤长度将变短。。。。。。。

生长我国光器件的思索

由上可见，，，，，，，我国光器件的生长起步不晚，，，，，，，效果不少；；；；；；但现在投资缺乏，，，，，，，问题不少。。。。。。。笔者就怎样加速我国光器件的生长，，，，，，，提出几点意见，，，，，，，供有关人士参考。。。。。。。

1.改变投资方法，，，，，，，加大投资强度

由于体制方面的缘故原由，，，，，，，我国有关大专院校、研究单位和企业的科研经费泉源于各系统的各级科研经费。。。。。。。鉴于科研经费原来就缺乏，，，，，，，主管部分常以】帐助”的名义“撒胡椒面”，，，，，，，以照顾有关单位。。。。。。。虽然各单位的统一项目可以从差别的口子争取到一些经费，，，，，，，但不得不以一部分经用度于提高科研职员的待遇，，，，，，，以稳固人心。。。。。。。余下的少量经费只能用于网络资料，，，，，，，做几个样品，，，，，，，写几篇论文，，，，，，，“应付”各“条约”的验收要求。。。。。。。长此以往，，，，，，，在科研上很难深入，，，，，，，难以攻克要害手艺，，，，，，，更谈不上批量生产和工业化的问题。。。。。。。

建议改变投资方法，，，，，，，经费相对集中，，，，，，，不可搞“各处着花”。。。。。。。各单位要有所为有所不为，，，，，，，这样可以加大项目的投资强度，，，，，，，有利立异，，，，，，，使科研向纵深生长。。。。。。。

2.刷新激励机制，，，，，，，勉励投身工业

现在我国大专院校、研究单位的人才激励机制照旧重科研效果和论文。。。。。。。有了科研效果和论文，，，，，，，就可以提升手艺职称，，，，，，，一辈子受益。。。。。。。至于科技效果的工程化、小批量生产以至工业化问题，，，，，，，一方面没有响应的经费，，，，，，，另一方面纵然花很大的力量搞出一点名堂，，，，，，，敌手艺职员自己也没有直接的利益。。。。。。。因此现在院校和研究所的大部分科研效果距工业化的要求甚远。。。。。。。北京某高校集成光学工艺中心的一位着名教授坦言，，，，，，，“时至今日，，，，，，，尚无一件能够占领市场的正式产品”。。。。。。。

建议勉励大专院校、研究单位的一部分人才从事科技效果的工程化事情，，，，，，，务必使科技效果生长至中试规模（小批量生产）和工业化（大批量生产）。。。。。。。对有孝顺者，，，，，，，同样给予响应的手艺职称，，，，，，，使之一辈子受益。。。。。。。

3.大型企业介入，，，，，，，增强生长动力

要掌握光器件的焦点手艺，，，，，，，开发高端产品，，，，，，，需要大宗资金。。。。。。。凭证外洋的履历，，，，，，，科研、小批量生产和大批量生产的资金投入的比例是1：10：100。。。。。。。从现在现有的光器件企业的谋划状态看，，，，，，，要靠它们的自身积累来生长，，，，，，，是极为艰难的，，，，，，，这是由于低端产品的竞争相当强烈，，，，，，，销售利润已经降到很低；；；；；；这些企业又较量小，，，，，，，积累资金相当难题。。。。。。。而工业化的资金投入（含危害投资）主要应由企业认真，，，，，，，这就使现有光器件企业无法开展高端产品的工业化事情。。。。。。。

目今有一个趋势，，，，，，，笔者以为可能是生长光器件工业的一条途径，，，，，，，这就是许多大的光缆企业纷纷介入光器件的开发。。。。。。。例如江苏的亨通集团、永鼎集团、taptap开户-taptap体育注册集团、通光集团等公司，，，，，，，为了自身的生长，，，，，，，都在上海设立响应的光器件分公司。。。。。。。这些公司大都从低端产品做起，，，，，，，想在高端产品方面有所作为。。。。。。。

这些企业介入光器件的开发，，，，，，，有资金、治理和销售上的优势。。。。。。。在资金上，，，，，，，虽然企业原有产品的利润率亦很低，，，，，，，但由于销售额大，，，，，，，照旧有足够的资金可以网罗手艺人才举行高端光器件的开发。。。。。。。在治理上，，，，，，，企业直接开发光器件，，，，，，，所要的效果不再是科技效果和论文，，，，，，，而是可以占领市场的产品和利润。。。。。。。在销售上，，，，，，，这些企业有强盛的网络和富厚的履历，，，，，，，这对光器件的销售十分有利。。。。。。。

可以相信，，，，，，，这些企业不会停留在低端产品的生产和竞争上，，，，，，，不久的未来能建成拥有焦点手艺的高端光器件的生产线，，，，，，，为我国的光通讯事业做出新的孝顺。。。。。。。

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