光通信行业研究：光有源器件与光通信设备竞争格局及重点企业

摘要：光有源器件指在光通信系统中需要外部能源驱动才能工作的光电子器件，能够实现电信号与光信号的相互转换（如电→光或光→电），或对光信号进行放大、调制等主动处理功能，涵盖光发射器件、光纤激光器、光探测器件、光放大器、光调制器等。光传输设备有光端机、光纤收发器、光交换机

光有源器件指在光通信系统中需要外部能源驱动才能工作的光电子器件，能够实现电信号与光信号的相互转换（如电→光或光→电），或对光信号进行放大、调制等主动处理功能，涵盖光发射器件、光纤激光器、光探测器件、光放大器、光调制器等。光传输设备有光端机、光纤收发器、光交换机等类型的设备，接入网设备主要有光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）、光网络终端（ONT）等，数通设备主要是路由器和交换机。

在光有源器件各领域中，我国半导体激光器及其核心器件已基本实现国产替代，光探测器、光放大器、光调制器在芯片方面低端已实现自给，中端开始放量，但在高功率、高速率芯片方面与国外领先厂商仍有差距。光通信设备方面，华为、中兴通讯、烽火通讯等国内主设备龙头企业主导国内市场，在全球也占据主要份额。

一、光有源器件

（一）光源/激光器

光通信用激光器是在光通信系统中将电信号转换为光信号的核心器件，其工作基于半导体激光器芯片的受激发射原理。半导体激光器又称为激光二极管，是采用半导体材料作为工作物质而产生受激发射的一类激光器。半导体激光器既可以单独作为激光器使用，又可以作为光纤激光器和固体激光器的泵浦光源。半导体激光器广泛应用于光通信、医疗健康、工业加工、激光显示、激光指示、激光传感等领域。

光通信用半导体激光器由增益介质、泵浦源（电流注入）和光学谐振腔构成。在激光器芯片内，电流注入半导体增益介质（典型为Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，如砷化镓GaAs或磷化铟InP），激发大量载流子跃迁至高能级；这些载流子受谐振腔反馈来回振荡诱导受激辐射，从而产生相干单色光输出。谐振腔（边发射型为解理面F-P腔，VCSEL为DBR多层膜反射镜）通过光反馈增强受激辐射，并筛选特定波长，输出高单色性、高方向性的相干激光。最终，激光器输出稳定的激光光束，其强度或相位可随电信号变化而被调制，完成电-光信号转换。

图1 半导体激光器产业链

资料来源：山东华光光电子招股说明书申报稿。

半导体激光器根据发射方向与芯片表面的空间关系，可划分为面发射激光器和边发射激光器。面发射激光器的光束垂直于芯片表面发射，如垂直腔面发射激光器（VCSEL）；边发射激光器的光束平行于芯片表面，从芯片边缘发射，包括FP（法布里-珀罗）、DFB（分布式反馈）与EML（电吸收调制）激光器等。VCSEL激光器主要基于GaAs材料系，FP、DFB、EML激光器主要基于InP材料系。

表 1 光通信半导体激光器类别

资料来源：深企投产业研究院整理。

根据Laser Focus World的数据，全球半导体激光器市场规模在2022年达到87亿美元。根据OFweek数据，2022年中国半导体激光器市场规模达到61.5亿元，2023年市场规模约68.4亿元，预计2024年达到73.9亿元，2028年有望突破100亿元。根据赛迪数据，2022年中国半导体激光器应用领域中，通信领域占比最高、达到33.2%。以此推断，2024年中国光通信用半导体激光器的市场规模在25亿元左右。

海外半导体激光器主要企业包括美国高意Coherent、德国业纳Jenoptik AG、美国恩耐nLight、美国朗美通Lumentum、韩国QSI、日本罗姆ROHM等。我国半导体激光器及其核心器件已基本实现国产替代，国内主要企业包括光迅科技（A股，自产自用）、苏州长光华芯（A股）、西安炬光科技（A股）、北京凯普林（IPO）、山东华光光电子、深圳星汉激光、重庆航伟光电等。

（二）光调制器

光调制器（Optical Modulator）把高速电信号映射为光波的强度、相位、偏振或频率变化，将信息编码到光载波上，实现电信号到光信号的实时转换。按照其功能原理，主流的光调制器类型包括电光调制器（EOM，主要为铌酸锂LiNbO₃电光调制器）、电吸收调制器（EAM）、声光调制器（AOM）、热光调制器（TOM）、硅基微环调制器（MRM）、磁光调制器（MOM）等，目前电光调制器、电吸收调制器为主流产品。光调制器各类别应用场景如下表所示。

表 2 光调制器类别及应用场景

光调制器芯片占器件成本可达40%-60%，芯片厂商一般会同时延伸至器件封测环节，因此光调制器供应企业与芯片企业大多数重合。海外光调制器企业主要包括Lumentum、Coherent、住友电工、三菱电机、AAOI、古河电工、富士通等。国内能够批量供应薄膜铌酸锂调制器芯片及器件的IDM厂商主要包括光库科技（A股）、宁波元芯光电、武汉安湃光电，其他布局企业还有长光华芯（A股）、江苏铌奥光电等。硅光调制器企业一般通过硅光芯片集成硅光调制器，同时布局硅光组件和光引擎集成，如希烽光电科技（南京）、中际旭创（A股）等。此外，EML激光器集成了电吸收调制器（EAM），能够批量生产EML芯片的企业大多掌握EAM的核心设计与制造技术，如源杰科技（A股）、武汉云岭光电、长光华芯（A股）、仕佳光子（A股）等。

（三）光探测器

光探测器（PD）作为光通信接收端的核心器件，其核心功能是将入射光信号转换为电信号（电流或电压），实现光-电能量转换与信息提取。光探测器的性能直接影响光纤传感器、光通信系统等设备的整体性能。光通信领域使用的光探测器主要有两类：一类是PIN光电二极管，其特点是线性响应速度快，但不具备增益功能；另一类是APD雪崩二极管，与PIN不同，它能够通过内部电流倍增来提高接收灵敏度。在短距高速模块中，多采用高速PIN-PD阵列，这类器件的带宽可达50~100GHz，能够匹配PAM4调制速率的需求；而在长距传输场景中，为获得更高的光增益，APD则成为更优选择，不过APD也存在一定局限，即需要高偏压驱动，且噪声相对较大。此外，随着光通信系统波长向O波段（1260-1360nm）乃至C波段升级，InGaAs基的PIN与APD凭借其适配性，已成为该领域的主导器件。

光探测器芯片通过一次封装，集成到光收发组件中。因此，光通信的光探测器芯片IDM企业，也是光探测器的主要供应商。国外主要企业包括Lumentum、Broadcom、Coherent、住友电工、三菱电机等。国内方面主要厂商包括光迅科技（A股）、三安光电（A股）、深圳芯思杰、长光华芯（A股）、河北光森电子、武汉敏芯半导体、武汉云岭光电等。

（四）光放大器

光纤通信中，光在传输过程中会产生损耗和色散，在长距离传输中会减弱信号。光放大器（Optical Amplifier）是一种直接对光信号进行放大的有源器件，无需光电转换（O/E/O），其核心功能是补偿光信号在光纤传输过程中的损耗，延长无中继传输距离。具体来说，光放大器通过增益介质（如掺铒光纤、半导体材料等）在泵浦源作用下实现粒子数反转，通过受激辐射或受激散射效应，将泵浦光能量转化为信号光能量，增强输入光信号的强度，同时保持信号的相位、频率和偏振等特性。

光放大器主要类别包括稀土掺杂光纤放大器（主要为掺铒光纤放大器EDFA）、半导体光放大器（SOA）、拉曼放大器等，其中受激辐射型的掺铒光纤放大器（EDFA）是目前光通信中最主流的类型。

表3 光放大器类别及应用领域

掺铒光放大器主要是由掺铒光纤（EDF）、泵浦（pump）、光耦合器（WDM）、光隔离器（Isolator）、光滤波器（GFF）组成，如下图所示。

图2 掺铒光放大器结构示意图

资料来源：亿源通科技。

2024年全球光放大器市场规模预计在10-15亿美元之间，其中EDFA占比在50%以上。国外光放大器厂商主要为美国的Coherent、Lumentum、VIAVI Solutions、Cisco、IPG PhotonICs等。国内厂商主要由有光迅科技（A股）、华为海思光电子、昂纳科技、无锡德科立（A股）、烽火通信（A股）、广东亿源通科技、上海瀚宇光纤等。

（五）光收发组件

光收发组件（OSA）是集成光发射与接收功能的模块化器件，包含由激光器、探测器、驱动/放大IC等元件组成的组件，如光发射组件（TOSA）、光接收组件（ROSA）、光发射接收一体化组件BOSA，实现“电→光”和“光→电”的双向转换。光收发组件是光收发模块的核心功能单元，也可认为是光有源器件，光收发模块则是组件的系统级封装形态，是在组件基础上再集成驱动/放大IC、控制 MCU、IC接口、散热片、外壳、拉环、金手指等，形成可热插拔的完整产品（SFP、QSFP 等）。在日常语境中，光收发组件与光收发模块常被混用，特别是硅光技术推动TOSA/ROSA与电芯片共封装，组件与模块界限模糊，光模块主要厂商大多自主生产OSA。

二、光通信设备

（一）产品概况

光通信设备是指利用光波传输信息的通信设备，由信号发送、信号传输和信号接收三个部分组成。根据应用领域不同，光通信设备可分为传输设备和数通设备，传输设备主要分为传送网设备和接入网设备，数通设备主要是路由器和交换机。常用的光传输设备有光端机、光纤收发器、光交换机等类型的设备，接入网设备主要有光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）、光网络终端（ONT）等。

——光端机。光端机是光通信系统中的传输设备，核心作用是光电/电光转换并实现远距离传输，一般用于电信、电力、监控、工业控制、视频传输等领域。光端机按调制/处理方式，主要分为数字光端机和模拟光端机。数字光端机是将所要传输的图像、语音以及数据信号进行数字化处理，再将这些数字信号进行复用处理，使多路低速的数字信号转换成一路高速信号，并将这一信号转换成光信号；在接收端将光信号还原成电信号，还原的高速信号分解出原来的多路低速信号，最后再将这些数据信号还原成图像、语音以及数据信号。模拟光端机就是将要传输的信号进行幅度或频率调制，然后将调制好的电信号转化成光信号；在接收端将光信号还原成电信号，再把信号进行解调，还原出图像、语音或数据信号。

——光纤收发器。光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元，在很多地方也被称之为光电转换器（Fiber Converter）。光纤收发器产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，且通常定位于宽带城域网的接入层应用。光纤收发器依靠高性能的交换芯片和大容量的缓存，在真正实现无阻塞传输交换性能的同时，还提供了平衡流量、隔离冲突和检测差错等功能，保证数据传输时的高安全性和稳定性。

——交换机。交换机是计算机网络中连接设备、实现数据高效转发的关键设备。目前，智算中心场景主要使用由电交换芯片＋光模块构成的光纤交换机（Fiber Switch），同时光交换机（Optical Circuit Switch，简称OCS，或称全光交换机）应用也开始起步。全光交换机区别于传统的交换机（电交换机），无需将光信号转换为电信号，在保持光信号的状态下即可切换光信号目的地，具有低功耗、低时延、对速率协议透明的优势，目前处于早期放量阶段。

——光线路终端OLT。OLT是光接入网的核心部件，相当于传统通信网中的交换机或路由器，同时也是一个多业务提供平台。一般放置在局端，提供面向用户的无源光纤网络的光纤接口。主要功能包括：一是上联上层网络，完成PON（Passive Optical Network ，无源光网络）网络的上行接入；二是通过ODN网络（由光纤和无源分光器组成）下连用户端设备ONU，实现对用户端设备ONU的控制、管理和测距等功能。

——光网络单元ONU。ONU是光纤接入网（如GPON、EPON等）中的终端设备，负责将光信号转换为电信号，为用户提供网络接入服务。它通常位于用户侧，与局端的OLT（光线路终端）配合工作，实现数据传输。

表4 光网络单元ONU分类

资料来源：腾讯云计算，CSDN，深企投产业研究院整理。

——光网络终端ONT。ONT是光纤接入网络（如FTTH、FTTO等）中的关键设备，用于将光纤信号转换为电信号或将电信号转换为光信号，以实现用户设备与光纤网络的连接。通常安装在用户家中或办公室内，作为光纤接入网络的终端设备，支持宽带上网、语音通信等业务。严格来说，ONT属于ONU（光网络单元）范畴下的一个细分类型，是ONU在单用户场景下的具体形态，而ONU涵盖更广泛的终端场景（如FTTB多用户共享）。

根据应用场景和功能形态，ONT可分为以下类型：

表5 光网络终端ONT的分类

资料来源：中国通信学会，深企投产业研究院整理。

——网关/路由器。网关/路由器作为现代网络架构中的核心设备，各自承担着不可替代的功能角色。网关主要工作在传输层及以上层级，其核心价值在于实现异构网络间的协议转换与数据互通。路由器则专注于网络层的路径优化与数据包转发，其技术演进直接推动着互联网基础设施的升级。

网关按照应用场景划分，可分为家庭网关与企业网关，按照功能划分，可分为数据网关和安全网关，按照物理形态花纹，可分为桌面式网关和插卡式网关。

表6 网关分类

资料来源：阿里云社区，深企投产业研究院整理。

路由器按照应用场景可分为家庭路由器和企业路由器，按照无线技术可分为WiFi5和WiFi6。

表7 路由器分类

资料来源：腾讯云，深企投产业研究院整理。

（二）市场规模

在光传输设备领域，在数字经济与AI浪潮驱动下，全球数据流量增长带动对网络带宽的稳定需求，光传输设备市场有望稳定增长。根据Omdia数据，2024年全球光传输设备市场规模为167亿美元，预计2024-2029年CAGR为4.2%，到2029年全球光传输市场规模将达到205亿美元。

图3 光传输设备市场规模（亿美元）

资料来源：烽火通信2024年报、Omdia，深企投产业研究院整理。

在宽带接入与终端领域，由于全球范围“光进铜退”的持续推进，GPON（千兆无源光网络）市场稳定增长。根据Omdia 数据预测，2024-2029期间GPON设备市场复合增长率达3.8%，到2029年全球GPON市场达到100 亿美元规模。

图4 GPON设备市场规模

资料来源：烽火通信2024年年报、Omdia，深企投产业研究院整理。

（三）竞争格局

光通信行业的主要竞争者包括国内外众多知名企业。在国内企业中，华为、中兴通讯、烽火通信、长飞光纤等在光通信行业中占据重要地位，凭借强大的技术实力和市场份额，在全球市场中具有较强的竞争力。在国外企业中，诺基亚、思科、爱立信等企业在全球范围内拥有广泛的客户基础和品牌影响力。

光传输和光接入设备市场头部企业优势显著。根据网络电信信息研究院数据，在2024年全球光传输和网络接入设备市场份额榜单中，前10家企业分别来自6个国家：美国（讯远通信Ciena、英飞朗Infinera）、中国（华为、中兴通讯、烽火通信）、日本（日电NEC、住友电工）、芬兰（诺基亚Nokia）、瑞典（爱立信Ericsson）、德国（ADVA）。华为位居榜首，讯远通信、诺基亚、中兴通讯、爱立信、烽火通信分别位列榜单第二至第六。