光電子器件與光通信的關(guān)系，光電子器件趨勢如何?

光電子器件的使用很多，在許多傳感器中均存在光電子器件的身影。本文中，將對光電子器件的定義、光電子器件的簡單分類、光電子器件與光通信的關(guān)系等多個知識予以解釋。如果你對本文的內(nèi)容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、光電子器件定義

根據(jù)是否需要電支持，光器件可以分為無源和有源兩類。有源器件主要包括波長轉(zhuǎn)換器、光放大器、激光器、光調(diào)制解調(diào)器、色散補(bǔ)償光模塊、光開關(guān)等需要外加能源驅(qū)動工作的光電子器件。

無源器件是光通信系統(tǒng)中需要消耗一定的能量，具有一定功能而沒有光電轉(zhuǎn)換的器件，主要由光分路器、光濾波器、光分波器、光合波器、光耦合器、光纖連接器等不需要外加能源驅(qū)動工作的光電子器件組成。

光無源器件具有高回波損耗、低插入損耗、高可靠性、穩(wěn)定性、機(jī)械耐磨性和抗腐蝕性、易于操作等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于長距離通信、區(qū)域網(wǎng)絡(luò)及光纖到戶、視頻傳輸、光纖感測等等。它是光纖通信設(shè)備的重要組成部分，也是其他光纖應(yīng)用領(lǐng)域不可缺少的元器件。

二、光電子器件分類

光電子器件根據(jù)光電子技術(shù)的不同，可分為：光電導(dǎo)傳感器(其中包括光敏電阻)、結(jié)型光電傳感器、光電陰極與光電倍增管、微光像增強(qiáng)器、攝像管、CCD和CMOS成像器件、致冷型紅外成像器件、微測輻射熱計紅外成像器件、熱釋電傳感器和成像器件、紫外傳感器和成像器件、X射線傳感器與成像器件等。

三、光電子器件與光通信發(fā)展的關(guān)系

進(jìn)入21世紀(jì)后，由于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的快速增長，數(shù)據(jù)通信對帶寬的需求快速增長，對超高速和超長距離的大容量光纖網(wǎng)絡(luò)和傳輸系統(tǒng)有了更為迫切的需求。

隨著光通信行業(yè)的發(fā)展，寬帶用戶數(shù)量不斷提高。根據(jù)ICCSZ發(fā)布的《2015全球光通訊市場分析與預(yù)測》，截至2014年底，全球固網(wǎng)寬帶用戶約為7.28億，年凈增數(shù)接近5000萬。

根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至2015年10月末，我國互聯(lián)網(wǎng)寬帶用戶規(guī)模達(dá)到2.12億戶，3G、4G移動寬帶用戶達(dá)到7.47億戶，其中4G用戶達(dá)3.28億戶。“寬帶中國”戰(zhàn)略的加速推進(jìn)，寬帶提速效果日益顯著，8Mbps及以上接入速率的寬帶用戶總數(shù)超過1.33億戶，占寬帶用戶總數(shù)的比重達(dá)63%，比上年末增加22個百分點(diǎn);20Mbps及以上寬帶用戶總數(shù)占寬帶用戶總數(shù)的比重達(dá)27.5%，比上年末增加17.1%。光纖寬帶建設(shè)進(jìn)度加快，光纖接入FTTH/0用戶比上年末凈增4158.6萬戶，超過上年同期增量91.6%，總數(shù)達(dá)到1.1億戶，占寬帶用戶總數(shù)的比重達(dá)到51.8%。

我國政府和有關(guān)部門對光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重視程度不斷加深，先后出臺多項政策和指導(dǎo)性文件，強(qiáng)調(diào)發(fā)展光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)?！锻ㄐ艠I(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》要求2015年光纖入戶覆蓋量達(dá)到2011年的3.4倍，年均復(fù)合增長率為45.19%，這將帶動光通信相關(guān)產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。

光電子器件作為光纖網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成要件，其發(fā)展與整個光纖通信行業(yè)的狀況息息相關(guān)，既直接受基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的資本性投入、組網(wǎng)需求和組網(wǎng)方式等網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的影響，也通過自身技術(shù)的發(fā)展和性能的優(yōu)化不斷推動光網(wǎng)絡(luò)市場和技術(shù)的演進(jìn)。隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從長距離骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)和接入網(wǎng)過渡以及全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，對光電子器件的需求更加迫切，市場需求量也隨之迅速增長。據(jù)ICCSZ統(tǒng)計，2014年全球光電子器件市場收入約為73億美元。

光電子器件在光通信設(shè)備總成本中所占的比例正逐年提高，其市場容量不斷增加。原因來自兩方面：

一是光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化。過去，光傳輸主要應(yīng)用于骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)，但隨著帶寬需求的增長以及光網(wǎng)路建設(shè)成本的下降，光傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)向接入網(wǎng)延伸。接入網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)和終端數(shù)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)，而每個節(jié)點(diǎn)和終端都需要光電子器件，故接入網(wǎng)中光電子器件的用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)。同時，接入網(wǎng)中帶寬需求的增加反過來又會促進(jìn)城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)升級、擴(kuò)容甚至更新?lián)Q代，從而帶動更多的諸如波分復(fù)用、光放大器等光電子器件的需求。

二是光電子器件的小型化、模塊化、集成化和智能化。集成光電子器件在形式上正逐步取代功能單一的分立式電子元器件和光學(xué)元器件，在性能上也可替代原先需由系統(tǒng)或者設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)的功能。因此，光電子器件在光通信設(shè)備總成本中所占的比例越來越大。

四、光電子器件的行業(yè)規(guī)模

光器件是光通信設(shè)備的重要組成部分，光通信市場的不斷發(fā)展，將直接帶動光器件市場不斷發(fā)展。近年來全球光器件市場快速增長，根據(jù)ICCSZ統(tǒng)計，2009年全球光器件市場銷售收入達(dá)20.15億美元，至2013年，全球光器件市場規(guī)模已超過35億美元，年均增長率達(dá)15.92%。

隨著市場需求和技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)光器件企業(yè)的綜合實(shí)力不斷提升，在全球光器件市場的影響力不斷提高。根據(jù)ICCSZ統(tǒng)計，2009年中國光器件市場收入約為5.3億美元，其在全球光器件市場中的占比約為26%;2013年中國光器件市場收入已經(jīng)發(fā)展至12.5億美元，其在全球光器件市場上的占比也上升至35%。

五、光電子器件行業(yè)的發(fā)展趨勢分析

相比美國、歐洲、日本、中國臺灣等光通信器件公司發(fā)展較快的區(qū)域，國內(nèi)光電子器件行業(yè)中大部分企業(yè)仍然依靠低成本在低端器件領(lǐng)域競爭，缺乏核心技術(shù)和自主品牌，總體上的競爭力仍較為薄弱，位于產(chǎn)業(yè)鏈的低端。

隨著網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)量的大幅增加，對光通信網(wǎng)絡(luò)容量的要求也不斷增大，運(yùn)營商需要對光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步擴(kuò)容和建設(shè)，骨干網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容和接入網(wǎng)的升級提速將是下一段光通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)重點(diǎn)。

骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)的光纖擴(kuò)容包括鋪設(shè)更多的光纖以及對已鋪設(shè)的光纖進(jìn)行信道擴(kuò)容。信道擴(kuò)容的方法有兩種：一是提高光纖的單信道傳輸速率。目前正在進(jìn)行從10Gbit/s到40Gbit/s及100Gbit/s、400Gbit/s的擴(kuò)容。二是增加單光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)，如利用波分復(fù)用技術(shù)(WDM)擴(kuò)容到40通道、80通道等。

受技術(shù)進(jìn)步和大規(guī)模應(yīng)用的影響，近年來，光纖、光電子器件和光通信設(shè)備的價格不斷下降，光通信的成本不斷下降。而傳統(tǒng)電纜通信主要材料銅的價格不斷上漲，在未來一段時期里，以銅線為傳輸介質(zhì)的通信網(wǎng)絡(luò)將大量被光纖網(wǎng)絡(luò)所替換，“光進(jìn)銅退”將成為不可阻擋的趨勢。在接入網(wǎng)方面，主要表現(xiàn)為光纖到戶FTTH、光纖到樓FTTB等方式逐步替代基于雙絞線或同軸線的ADSL方式。另外，4G技術(shù)的推廣將進(jìn)一步促進(jìn)移動寬帶發(fā)展，更多的移動數(shù)據(jù)通信需求將促進(jìn)移動通信領(lǐng)域“光纖到天線”的發(fā)展。

除了接入網(wǎng)將逐步過渡到以光纖到戶方式為主外，光纖將逐步向用戶端繼續(xù)延伸，最終實(shí)現(xiàn)光纖到桌面、光纖到服務(wù)器，直至板卡光互連、芯片光互連。

隨著電信號方式的高速傳輸接近極限，光互連作為亟須的替代技術(shù)引起關(guān)注。在個人電腦、高性能服務(wù)器及手機(jī)等產(chǎn)品上已經(jīng)開始采用光接口，隨著未來光互連的制造成本大幅下降，光接口有望應(yīng)用到更多的產(chǎn)品上。另外，在單芯片上混載光路與電路的硅光子技術(shù)的進(jìn)步、微處理器芯片的全局布線等也顯示出了芯片間、芯片內(nèi)采用光互連的可能性。光通信節(jié)點(diǎn)間的距離越來越短，所需求的光電子器件數(shù)量越來越多，應(yīng)用場景越來越廣泛，市場規(guī)模越來越大。

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