光器件的產(chǎn)業(yè)概況和發(fā)展思路
光器件是光纖通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件我國在光器件領(lǐng)域的研究和生產(chǎn)起步不算晚無論是有源器件還是無源器件都滿足了我國光纖通信發(fā)展初期的科研或工程的需要但隨著時(shí)間的推移由于相關(guān)工業(yè)基礎(chǔ)的薄弱科研投入的不夠以及體制和機(jī)制方面的原因我國光器件在核心技術(shù)和高端產(chǎn)品方面與國外先進(jìn)水平的差距愈顯突出
光有源器件
1.發(fā)展概況
光有源器件是光通信系統(tǒng)中將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)或?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的關(guān)鍵器件是光傳輸系統(tǒng)的心臟將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的器件稱為光源主要有半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）和激光二極管（LD）將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件稱為光檢測器主要有光電二極管（PIN）和雪崩光電二極管（APD）近年來光纖放大器成為光有源器件的新秀當(dāng)前大量應(yīng)用的是摻鉺光纖放大器（EDFA）正在研究并很有應(yīng)用前景的是拉曼光放大器
我國開展光有源器件的研究是從20世紀(jì)70年代開始的當(dāng)時(shí)西方國家根據(jù)所謂巴統(tǒng)規(guī)定對(duì)我國進(jìn)行高新技術(shù)的封鎖和禁運(yùn)光有源器件亦在其中于是中科院半導(dǎo)體所武漢郵科院電子部第44所電子部第13所等單位發(fā)揚(yáng)自力更生的精神研制了波長為850nm的所謂短波長光器件如采用GaAlAs/GaAs材料同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的LD和LED光源SiPIN檢測器等雖然現(xiàn)在來看這些器件的性能較差但也滿足了我國光通信起步階段的需要
此后這些單位又開發(fā)了波長為1310nm和1550nm的所謂長波長器件如采用InGaAsP/In材料隱埋雙質(zhì)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器采用InGaAs/In材料的PIN檢測器等這些芯片本身的性能有了很大提高但在研制初期芯片與光纖之間采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行粘結(jié)所以器件的氣密性能差粘結(jié)強(qiáng)度小光纖易移位因而整個(gè)器件的性能和可靠性較差后來采用全金屬化的耦合封裝工藝器件的可靠性和壽命大大提高滿足了當(dāng)時(shí)光通信日益發(fā)展的需要
1993年之前我國光通信所需的光有源器件基本上都是由國內(nèi)生產(chǎn)商提供的以致西方國家認(rèn)識(shí)到在有源器件等方面再用巴統(tǒng)向我國進(jìn)行技術(shù)封鎖和禁運(yùn)反而失去中國的大市場是得不償失的于是只得宣告巴統(tǒng)解散國外的光有源器件開始大量涌入我國市場
2.產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
隨著光通信技術(shù)的迅速發(fā)展對(duì)光有源器件的技術(shù)要求愈來愈高雖然我國有關(guān)單位做出很大努力跟蹤世界潮流取得了量子阱半導(dǎo)體材料與器件技術(shù)的突破分布反饋（DFB）半導(dǎo)體激光器等先進(jìn)器件的實(shí)驗(yàn)室水平也有很大提高但由于投入的人力和物力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足與國外先進(jìn)水平的差距日顯突出
3.市場概況
根據(jù)對(duì)部分廠商的調(diào)查19982000年我國光有源器件的生產(chǎn)銷售情況如表1所示由表可見2000年這些廠商的光有源器件的銷售量為64.9萬只（其中出口約19.3萬只國內(nèi)銷售為45.6萬只）銷售總額為4.7億元較1999年增長了94.2%｜
關(guān)于2001年全國光有源器件的市場情況有不同的估計(jì)有的認(rèn)為是11億元人民幣其中光收發(fā)（光源檢測）一體模塊的市場份額為40%DWDM用激光器為39%泵浦激光器為20%光放大器為1%有的認(rèn)為是14億元其中光收發(fā)一體模塊的市場份額為36%DWDM用激光器為36%泵浦激光器為14%光放大器為14%預(yù)計(jì)今后數(shù)年光有源器件將以4050%的速度增長其中2002年的市場銷售額將比2001年增加70%以上
據(jù)估計(jì)國內(nèi)生產(chǎn)的光有源器件只占國內(nèi)市場的3040%
光無源器件
1.發(fā)展概況
光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或電光轉(zhuǎn)換的器件包括光纖連接器光纖耦合器波分復(fù)用器光開關(guān)光衰減器和光隔離器等是光傳輸系統(tǒng)的關(guān)節(jié)光連接器是光無源器件中應(yīng)用最廣數(shù)量最多的器件耦合器和波分復(fù)用器次之其它器件使用量較少隨著光通信技術(shù)的發(fā)展密集波分復(fù)用器大端口數(shù)矩陣光開關(guān)的需求將會(huì)逐漸增加
我國開展光無源器件的研究是從20世紀(jì)70年代后期隨著光纖技術(shù)的出現(xiàn)而開始的當(dāng)時(shí)光纖的連接是光纖通信必須解決的六大問題之一此外還要解決分路開關(guān)以及波長復(fù)用等問題于是電子部第23所武漢郵科院固體器件所和電子部第34所等單位白手起家致力于全光纖結(jié)構(gòu)和分立元件組合型（微光器件）的研究開發(fā)了光纖調(diào)中型的多模光纖連接器拼接型和熔融拉錐型的光耦合器和機(jī)械式光開關(guān)等產(chǎn)品滿足了當(dāng)時(shí)短波長和長波長多模光纖通信研究的需求
此后光通信進(jìn)入單模長波長階段并開始大量應(yīng)用對(duì)光無源器件不僅技術(shù)上的要求更高而且在數(shù)量上也與日俱增迫切要求產(chǎn)業(yè)化在光連接器方面首先引進(jìn)了光學(xué)定中切削加工的APT（插針直徑為1.78mm）連接器生產(chǎn)線滿足了國內(nèi)單模光通信發(fā)展初期的需求此后隨著陶瓷套管大批量生產(chǎn)技術(shù)的成功光連接器的質(zhì)量有了進(jìn)一步的提高而且易于裝配于是出現(xiàn)眾多組裝散件生產(chǎn)連接器的公司在光纖耦合器方面引進(jìn)了由微機(jī)控制的熔融拉錐設(shè)備使耦合器的生產(chǎn)變得十分簡單更為可喜的是通過理論研究和實(shí)踐探索同一臺(tái)設(shè)備上可以生產(chǎn)出各種寬帶耦合器和二波長的波分復(fù)用器產(chǎn)品性能優(yōu)良于是形成了光耦合器的產(chǎn)業(yè)當(dāng)前我國光通信系統(tǒng)中所用的光連接器和光耦合器絕大部分都是國產(chǎn)的
2.產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
現(xiàn)在初看起來光無源器件的產(chǎn)業(yè)似乎比光有源器件發(fā)展快但是在這輝煌的背后還存在一些問題如光纖連接器用陶瓷套管的毛坯還需要進(jìn)口光纖連接器技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)幾乎為零到了世紀(jì)之交隨著光纖接入網(wǎng)密集波分復(fù)用系統(tǒng)和全光通信網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)有的能進(jìn)行大批量生產(chǎn)的光無源器件已不能完全滿足需要例如高光纖密度的配線架要求小型化光纖連接器熔融拉錐設(shè)備無法生產(chǎn)密集型波分復(fù)用器不能用傳統(tǒng)的光開關(guān)級(jí)連成大端口數(shù)的矩陣光開關(guān)等這些問題迫使人們不能停留在低端產(chǎn)品的生產(chǎn)和競爭上必須研制高端的光無源器件產(chǎn)品以滿足光纖通信發(fā)展的需求
針對(duì)這些問題一些單位經(jīng)過努力目前已有一些成果｜如引進(jìn)了小型光連接器的組裝夾具采用微光器件的結(jié)構(gòu)研制了可以復(fù)用幾路和十幾路的密集波分復(fù)用器但要解決幾十路以上的波分復(fù)用和大端口數(shù)的矩陣光開關(guān)問題只能采用光子集成器件從現(xiàn)有光無源器件生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件來看這方面與國外的差距很大
3.市場概況
目前我國光無源器件中市場規(guī)模最大的產(chǎn)品是單芯光纖連接器隨著光通信應(yīng)用的不斷擴(kuò)大特別是本地通信網(wǎng)絡(luò)的逐步光纖化近年來我國光纖連接器的總需求量不斷擴(kuò)大前幾年的平均復(fù)合年增長率在30%以上根據(jù)對(duì)部分廠商的調(diào)查19982000年我國光連接器的生產(chǎn)銷售情況如表2所示由表可見1999年由于中國電信的分解式重組產(chǎn)量和銷售量有所下降但2000年這些廠商的光連接器的銷售量為233.9萬套（其中出口約115.5萬套國內(nèi)銷售為118.4萬套）銷售總額為2.6億元較1999年增長了143%
根據(jù)國外市場的統(tǒng)計(jì)規(guī)律光纖耦合器的市場約為光連接器市場的1/4二波長復(fù)用器的市場與光耦合器大體相同關(guān)于密集波分復(fù)用器估計(jì)我國近年的年需求量為數(shù)千套目前光開關(guān)的市場不大年需求量約幾百套但隨著全光通信網(wǎng)的發(fā)展對(duì)大端口數(shù)的矩陣光開發(fā)的需求將會(huì)增加
發(fā)展我國光器件的思考
由上可見我國光器件的發(fā)展起步不晚成績不少但現(xiàn)在投資不足問題不少筆者就如何加快我國光器件的發(fā)展提出幾點(diǎn)意見供有關(guān)人士參考
1.改變投資方式加大投資強(qiáng)度
由于體制方面的原因我國有關(guān)大專院校研究單位和企業(yè)的科研經(jīng)費(fèi)來源于各系統(tǒng)的各級(jí)科研經(jīng)費(fèi)鑒于科研經(jīng)費(fèi)本來就不足主管部門常以資助的名義撒胡椒面以照顧有關(guān)單位雖然各單位的同一項(xiàng)目可以從不同的口子爭取到一些經(jīng)費(fèi)但不得不以一部分經(jīng)費(fèi)用于提高科研人員的待遇以穩(wěn)定人心余下的少量經(jīng)費(fèi)只能用于收集資料做幾個(gè)樣品寫幾篇論文應(yīng)付各合同的驗(yàn)收要求長此以往在科研上很難深入難以攻克關(guān)鍵技術(shù)更談不上批量生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化的問題
建議改變投資方式經(jīng)費(fèi)相對(duì)集中不能搞遍地開花各單位要有所為有所不為這樣可以加大項(xiàng)目的投資強(qiáng)度有利創(chuàng)新使科研向縱深發(fā)展
2.大型企業(yè)介入增強(qiáng)發(fā)展動(dòng)力
要掌握光器件的核心技術(shù)開發(fā)高端產(chǎn)品需要大量資金根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)科研小批量生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)的資金投入的比例是110100從目前現(xiàn)有的光器件企業(yè)的經(jīng)營狀況看要靠它們的自身積累來發(fā)展是極為艱難的這是因?yàn)榈投水a(chǎn)品的競爭相當(dāng)激烈銷售利潤已經(jīng)降到很低這些企業(yè)又比較小積累資金相當(dāng)困難而產(chǎn)業(yè)化的資金投入（含風(fēng)險(xiǎn)投資）主要應(yīng)由企業(yè)負(fù)責(zé)這就使現(xiàn)有光器件企業(yè)無法開展高端產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化工作
