9/9/2013，盡管全球金融風暴對整個光通信市場產生了較大的影響，但光通信技術一直在高速向前發(fā)展。2009年，高錕先生獲得了當年的諾貝爾物理學獎，意味著光通信技術再次站到了物理學研究的最前沿，引起了全社會更高度的重視。同時，由于互聯(lián)網的蓬勃發(fā)展，使網絡流量出現(xiàn)了海量的增長，在此背景下，光通信技術由于能夠提供理論上不受限制的網絡帶寬的獨特優(yōu)勢，在高速率、大容量、集成化、熱插拔等發(fā)展方向上必將取得飛速的進步。目前，在有源光器件領域里，以高速光通信(40G/100G)、寬帶接入FTTH、3G及LTE無線通信、高速光互聯(lián)、智能光網絡等為代表所應用的芯片、器件及模塊的技術將成為競相開發(fā)的熱點，而以光集成、高速光信號調制技術、高速光器件封裝技術等為代表的光器件平臺技術也越來越被廣大OC廠商所重視。

　　2 光通信有源器件的技術發(fā)展與突破

　　滿足不斷增長的帶寬需求，同時不斷降低資本和運維支出，將繼續(xù)是推動光通信技術發(fā)展的兩個主要動力。為了滿足系統(tǒng)不斷發(fā)展的需求，有源光通信技術的發(fā)展涉及到許許多多的技術，然而，近年來有幾項技術值得我們特別關注：這包括40G/100G高速傳輸器件與模塊技術、下一代光纖接入技術、光載射頻ROF(Radio Over Fiber)器件與模塊技術、光集成技術、高速互連光電器件與模塊等等。

　　2.1 40G/100G技術勢不可擋

　　據有關專家總結，40G主要有以下四個方面的市場需求和驅動力：第一是TriplePlay，即數據、視頻、VoIP等服務的融合;第二是數據通信以及海量存儲網絡;第三是高速電信網絡，如OC768，STM256，G.709FEC;第四是其他新興數據需求。數據顯示，到2012年全球的IP流量將以2年翻一番的速度增長，年復合增長率高達46%;這其中，由于3G和LTE的推動，全球移動流量未來5年的年增長率大約為25%。

　　目前，40G的價格是其獲得爆發(fā)式增長的主要障礙，不過，40G甚至100G的發(fā)展已變得不可阻擋。40G/100G的CFP MSA多源協(xié)議已經發(fā)布，由此向CFP的器件/模塊開放了大門。而在此技術方面，高速光信號的調制技術作為一個關鍵的技術平臺尤為重要，其中以DPSK、RZ-DQPSK和DP-DQPSK等系列調制方式為代表。

　　來自Ovum的調查顯示，到2011年底，40G的光模塊銷售額將達到5.5億美元，并且采用主流技術的產品(DQPSK和DP-QPSK調制技術)將以32%以上的年增長率迅速發(fā)展。

　　來自Ovum的調查同樣顯示，采用RZ-DP-QPSK和相干技術的100G線路端光模塊在2012年雖然只有約7千萬美元的銷售額，但在往后的5年里，其年增長率將保持在驚人的62%以上。

　　2.2 10G速率的PON引領下一代接入技術

　　在光接入技術上，國際上主要采用的是PON。在過去的幾年里，PON主要以GEPON和GPON技術為主，主流的用戶分配帶寬達到10M～40Mb/s，而在未來的幾年之后，由于用戶帶寬需求的進一步增長，則需要向下一代PON過渡。

　　隨著2009年9月IEEE 802.3av國際標準的正式通過，10G EPON的有源器件的研究得到了飛速的發(fā)展，目前，10G-EPON成為了下一代PON的最大熱門，預計最早在2012年左右可形成成熟產業(yè)。緊接著，2010年6月，10G GPON(XG-PON)標準在日內瓦ITU-T SG15全會上順利通過，僅比10G EPON的標準的通過晚9個月，由于在光器件技術上的相似性，XG-PON的器件發(fā)展也非常迅速。這兩個國際標準為下一代接入技術定下了發(fā)展的基調。WDM-PON，由于擁有潛在的技術先進性，無疑也會在未來的PON接入網中占據一席之地。由于各種PON技術的蓬勃發(fā)展，一種更大的可能是在未來的技術領域內，各種PON技術會逐步走向相互滲透和融合。

　　沿著EPON和GPON的發(fā)展道路，下一代PON技術將形成三大趨勢：EPON向10G EPON演進;GPON向XG-PON演進;未來形成各種技術融合的PON。

　　2.3 無線與光的技術融合帶來光通信的新機遇

　　隨著3G時代的來臨，光通信產業(yè)可謂又風生水起，迎來了前所未有的機遇。光纖接入是迄今各種類型的寬帶接入方案中，最具發(fā)展生命力的一種，我國90%以上的信息量是通過光纖傳輸，特別是隨著3G牌照的發(fā)放，我國迎來3G時代，光通信及相關光電產業(yè)正在成為帶動整個信息產業(yè)的新的增長點。據估計，3G的啟動可以帶來達到1000億以上規(guī)模的光通信市場。雖然我們在技術上已經做好迎接3G的準備，光通信行業(yè)所面臨的機遇毋庸置疑，但同時也要看到它所面臨的挑戰(zhàn)。

　　從目前的情況來看，未來的無線通信向LTE發(fā)展的方向已經相當明確。在此領域的光器件、光模塊技術中，光載射頻ROF光器件/模塊值得關注。

　　當前,對高速多媒體移動通信的需求不斷增加,無線通信系統(tǒng)對寬帶傳輸能力的要求也越來越高,同時伴隨著無線通信系統(tǒng)容量的快速增長,小區(qū)半徑越來越小,微小區(qū)、微微小區(qū)數目迅速增加。另一方面,多種無線標準的存在又要求接入系統(tǒng)具備多業(yè)務操作的能力。中國已經開始了“無所不在的網絡中國(U-China)”計劃,如何解決建筑物內的無線高速數據傳輸和無線接入覆蓋問題就成為迫切需要解決的技術關鍵。ROF無線接入技術成為解決上面問題的一項最有希望的技術之一。

　　在ROF系統(tǒng)中，由于光載波上承載的是模擬的微波信號，與傳統(tǒng)的數字光纖傳輸鏈路相比，其系統(tǒng)對光器件的性能以及鏈路自身的色散、非線性效應等都有了更為苛刻的要求。 盡管ROF技術距離大規(guī)模的商用還有很長的路要走，也有很多關鍵技術要攻克，但是，科學研究始終是走在技術產業(yè)化的前面。同時，光無線融合的大趨勢是無法阻擋的，無論在現(xiàn)在還是將來，ROF都將是研究人員和運營商最為關注的一項技術之一。而對于ROF技術的研究，人們的目光也會由理論研究轉向實際的應用，向更低成本，更高集成化努力。

　　2.4 光集成技術值得期待

　　光集成器件由于其綜合成本低、體積小巧、易于大規(guī)模化地裝配生產、工作速率高、性能穩(wěn)定等等優(yōu)點，早在20世紀70年代就引起了世人的關注和研究。在隨后的三十多年里，隨著光波導制作技術以及各種精細加工技術的迅速發(fā)展，光集成器件正在大量地進入商用，尤其是基于PLC (Planar Lightwave Circuit)平面光回路的一些光無源器件，如光分路器(Splitter)、陣列波導光柵(AWG)等等，目前已成為光通信市場上的熱門產品。在光有源器件的領域中，有源的集成產品還遠遠未達到大規(guī)模的商用，但隨著一些該領域中的先進技術如色散光橋光柵(Dispersion Bridge Grating)的成功開發(fā)，基于PLC的有源器件在近來取得了長足的進步。

　　光集成的技術發(fā)展方向主要可分為兩類：單片集成和混合集成。單片集成是指在半導體或光學晶體襯底上，只經過制作工藝，把所有元件集成在一起，如：PIC 和OEIC技術;而混合集成是指用不同的制作工藝，制作一部分元件后，再組裝在半導體或光學晶體襯底上。

　　以前，Si基的混合集成的實際制作工藝一直是相當復雜的，但近來，一些研究機構針對傳統(tǒng)倒裝為基礎的混合集成工藝作了改善，取得了較大進展。其中，最能引人矚目的成果有兩項：第一項是加州大學Santa Barbara分校與Intel公司合作研究的基于晶片(Wafer)級結合的混合集成器件;第二項是比利時根特(Ghent)大學的基于芯片(Chip)和晶片(Wafer)結合的混合集成器件。

　　近年來光集成的技術發(fā)展，使得其迅速成為光通信領域中非常值得期待的一項平臺技術，可望得到極其廣泛的應用。

　　2.5 高速光電互連技術超乎想象

　　高速光電互連技術通過并行光模塊和帶狀光纜或電纜來實現(xiàn).并行光模塊是基于VCSEL陣列和PIN陣列,波長850nm,適合多模光纖50/125um和62.5/125um。封裝上其電接口采用標準的 MegArray連接器,光接口采用標準的MTP/MPO帶狀光纜。目前比較通用的并行光模塊有4路收發(fā)和12路收發(fā)模塊。在當前的市場上，較為常見的高速并行光模塊有：4×3.125Gbps (12.5 Gbps)并行光纖模塊,應用在如高端計算機系統(tǒng)如刀片式服務器的短距離互連;12×2.725Gbps (32.7Gbps) 并行光纖模塊,應用在如高端交換設備中以及背板聯(lián)接中。并行光模塊的應用正在逐漸走向成熟。

　　當前，超級計算機、云計算、短距離高速數據通信等應用的興起，直接推動高速光電互連技術的迅猛發(fā)展，其市場應用規(guī)模及技術發(fā)展將會超乎人們的想象。

3 我國光通信有源器件的產業(yè)發(fā)展

　　我國從70年代開始從事光電子器件的研究開發(fā)和產業(yè)化，培養(yǎng)了大批有經驗的工程師和技術工人，有源器件方面以WTD等為代表的一批民族企業(yè)茁壯成長，與此同時也為外企在國內建立生產基地創(chuàng)造了條件。從2000年以來，外企通過一些方式進入中國，如：一、直接投資，招聘人員，如Oclaro，JDSU等;二、購并國內企業(yè)，如Neophotonics購并Photon，MRV購并Fiberxon等;三、通過CM、OEM或ODM等方式建立生產基地。至今可以說，中國已成為國際上最大的光電子器件生產基地，為世界光器件產業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻。

　　就產業(yè)規(guī)模而言，按生產制造地劃分，2008年中國生產制造的光器件已占全球25%的市場份額，其中大陸本土企業(yè)的銷售約占全球光電元器件市場17%的市場份額;而到2009年，僅大陸本土光器件企業(yè)的市場份額就已經增長到全球的26%，市場規(guī)模達到約75億人民幣，其中有源部分約51億，占據了相當大的部分。在全球的中低端光收發(fā)模塊中，國內企業(yè)占據了相對大的比例，根據數據，全球中低端光器件市場上光迅科技與WTD的市場份額已超過三分之一，充分展現(xiàn)了中國品牌的世界影響力。

　　3.1 10G以上高速器件

　　隨著光傳輸網向更高速率、更大容量、更長距離的發(fā)展，10G產品的產業(yè)化以及40G、100G產品的批量投放，新的高速率調制格式、相干探測等已經成為了我國有源器件發(fā)展的重點。

　　目前，就10G及10G以下的有源器件而言，除了TIA、LDD、LA等系列的集成芯片外，其余部件包括LD芯片、PD芯片、金屬陶瓷件、WDM濾光片等，均有國產化能力。近幾年來10G產品市場需求大幅增強，這刺激了10G 模塊的銷售大增長，來自WTD的數據表明，10G產品年銷售的同比增長自2008年以來均達到了100%以上，成為了產品結構轉型的重點方向。

　　就40G/100G系統(tǒng)而言，在2009年，40G的系統(tǒng)應用只出現(xiàn)在骨干網中，但根據目前的趨勢分析，在2011年之后，40G甚至100G的系統(tǒng)將會逐步應用在骨干網、城域網中，只是在接入網方面維持在10G及以下速率。同時來自Lightcounting的數據分析表明，在40G今后幾年的增長中，來自線路端和客戶端的需求幾乎是保持在同一水平上。

　　由于缺乏高端器件的相關核心資源和技術積累，國內光器件廠家在40G/100G器件與模塊的開發(fā)上顯然收到了種種局限，尤其體現(xiàn)在以DP-QPSK調整方式為代表的產品上，因為引入了發(fā)射端的偏振模復用以及接收端的平衡相干

　　探測等復雜的技術。但即便如此，國內還是不缺少數廠家能夠自主研發(fā)出40G的器件和Transponder收發(fā)合一模塊，并且已將目光投向了更高端的100G光電模塊。圖二展示的是來自光迅科技在40G系列產品上的垂直集成資源的情況，表明了其從有源芯片、到發(fā)射接收器件、到收發(fā)一體模塊的垂直整合能力。

　　3.2 PON器件

　　目前，全球每年新增光纖接入寬帶用戶有幾千萬戶，我國的FTTx已經處在大量應用前期階段，xPON的產品市場日趨火爆，同時市場對PON產品的低成本、大規(guī)模的可制造性、高可靠度、向更高帶寬平滑升級等的要求進一步提高。

　　中國光通信行業(yè)2009年的高增長已無疑異，步入2010年后，F(xiàn)TTH催生的巨大增量市場維系了中國光通信行業(yè)的高速增長態(tài)勢。事實上，F(xiàn)TTH的規(guī)模增長，2008年已經顯現(xiàn)，其后的驅動因素則是：政策支持;運營商擱置了技術制式爭議，明確當前以EPON、GPON并舉的發(fā)展思路。

　　國家七個部位于2010年3月聯(lián)合印發(fā)了《關于推進光纖寬帶網絡建設的意見》，計劃在3年內投資于光纖寬帶網總額超過1500億元。按照推算，2011年僅國內就會有接近11億元的PON模塊的市場規(guī)模，用量在630萬套以上，PON模塊需求量的年增長率將保持在15%以上。值得一提的是：廣電系統(tǒng)未來進行的雙網改造和NGB實質上與電信網絡差異并不大，都是基于PON的架構，加上未來物聯(lián)網的支持，上述預期應該是較為客觀的。

　　受上述大環(huán)境的影響，國內PON模塊廠家的業(yè)務呈現(xiàn)蒸蒸日上的勢頭，據專家分析，F(xiàn)TTx這個勢頭至少還能火10年，目前已經成為了光通信市場上最大的一塊蛋糕。在國內，已有多個廠家擁有系列的EPON/GPON ONU/OLT光收發(fā)模塊產品線，在很多產品的出貨量上基本占據了全球的半壁江山，但其中真正擁有完善解決方案，能夠完全采用自主研制的FP/DFB/PIN/APD管芯，在PON系列上具備垂直整合能力，并且已經規(guī)�；�生產的廠家，卻是鳳毛麟角，這也是許多專家大力呼吁全力打造“中國芯”的原因，同時也進一步表明，打造中國芯，就要從PON器件開始。

　　為了適應模塊的小型化封裝要求，GEPON模塊用的器件BOSA (Bidirectional Optical Sub-Assembly)的體積也越來越小了，即使是采用SC/UPC光接口插拔的BOSA器件，也可方便地應用于SFP的小型化封裝中。

　　受到各種帶寬需求的驅動，光接入網勢必要向下一代接入網演進。目前國內廠家都在關注速率達到10Gb/s的PON，并且在10G EPON以及XG PON的技術、產品的研發(fā)上作了非常積極的投入。

　　XG PON的器件發(fā)展態(tài)勢與10G EPON大致類似。目前，國內廠家的光模塊光器件的研發(fā)主要集中在XG-PON1，即：非對稱的10G/2.5G 的GPON上，該產品與非對稱的10G/1G EPON在技術上的差別較為細微。

　　3.3 ROF器件

　　在國內，無線通信的發(fā)展隨著三大運營商的激烈競爭，爭奪的戰(zhàn)場由3G一直向LTE延伸。根據工信部公布的數據，全國建設的3G基站數超過了43萬個，投資超1800億。而對于4G LTE來說，要實現(xiàn)相同的覆蓋范圍，將布置更多的基站。目前，3G 和LTE的網絡大量采用的是BBU+RRU分布式光纖基站的技術方案，而BBU和RRU都要采用光模塊。據粗略估計，2011年國內LTE光模塊用量將超過80萬套，容量約3.5億元，且在未來的幾年里，增長速度將超過20%。

　　目前，在寬頻光收發(fā)器件、模塊的研究方面， 50MHz～3GHz模擬傳輸光電器件與收發(fā)模塊、CATV用帶智能預失真處理的光發(fā)射模塊、2G、3G光纖直放站光收發(fā)合一模塊、GPS及衛(wèi)星信號接收光電收發(fā)模塊等相關產品均已批量投放市場，其典型外形可參見圖五所示。

　　為了進一步解決ROF的BBU以及RRU在400M～4GHz射頻工作頻段的器件、模塊予商用階段的重大性能和關鍵質量問題，WTD正與大唐移動、浙江大學等單位開展聯(lián)合科技攻關，同時解決針對密集小區(qū)組網應用時的一些關鍵問題。

　　3.4 集成器件

　　光電集成技術作為一種平臺技術，幾乎可以應用到光通信領域中的每個角落。剛開始，絕大多數廠家都將光集成器件的開發(fā)集中在了出貨量最大的FTTx產品上，但通過幾年的實踐發(fā)現(xiàn)，由于技術和工藝離大規(guī)模的商用還有相當大的差距(如采用PLC技術的單纖雙向器件與模塊)，致使光集成產品的成品率和成本難以達到預期的效果，因此難以真正替代傳統(tǒng)的同軸工藝封裝的產品。雖然很多企業(yè)正在加大力量繼續(xù)開發(fā)FTTx用光電集成器件和模塊，但在目前這種形勢下，CSFP產品似乎成為了光電集成器件的新的熱門研究方向。

　　CSFP(Compact Small Form Factor Pluggable)即是緊湊型SFP，是在現(xiàn)在流行的SFP封裝基礎上，發(fā)展更為先進、更為緊湊的CSFP封裝。通過采用雙通道、四通道的設計，CSFP采用現(xiàn)有SFP通用接口，但將外形尺寸縮小到現(xiàn)有工業(yè)標準的一半和四分之一，通過組合還可靈活配置通道數量。如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)分立元件方案，那么在技術上將很難實現(xiàn)上述功能。CSFP結合高集成度的光電集成技術，在擁有SFP所有的技術優(yōu)勢的基礎上，大幅度減小光收發(fā)模塊和光系統(tǒng)設備的外形尺寸，顯著增加通信端口密度及數據吞吐量，降低系統(tǒng)成本，可望在數據通信市場上大顯身手。國內企業(yè)中，已經有WTD、海信分別成為CSFP MSA國際聯(lián)盟的第5、第8家正式成員，并且正在積極開發(fā)該類產品，相關的國內行業(yè)標準也正在積極的準備之中。

　　從圖六可以看到CSFP器件與模塊的一些基本情況。

　　3.5 光電互連器件

　　中國的天河-1A超級計算機成功晉級為全球HPC 500強，其采用數萬個AOC(Active Optical Cable)有源光纜產品連接整個系統(tǒng)的交換機/路由器。該系統(tǒng)中，高達80Gbps的網絡連接和兩個4X10G AOC綁定在一起，以滿足帶寬需求，其所彰顯的單通道傳輸速率為40G AOC根本無法滿足未來網絡需求。

　　權威調查機構Ovum在對全球光通信區(qū)域市場調查后，得出的一個這樣的結論：并行光電技術是一項決定性的重大技術。然而，在此技術領域內，國內企業(yè)的基礎卻非常令人擔憂。由于缺乏核心的高速VCSEL芯片，以及相應的器件陣列的耦合封裝技術積累，光互連產品幾乎為國外企業(yè)所壟斷。近年來，國家也正在大力支持包括片上光互連等高端技術的投入，從目前的形勢來看，在加大光互連的投入的同時，國內企業(yè)在電互連器件、模塊方面還是非常有條件取得突破的。從圖七可以看到的電互連模塊，單個模塊速率已經可以高達40Gb/s，國內已經具備批量的生產能力，在短距離的通信互連方面顯得優(yōu)勢十分明顯。

　4 結束語

　　展望2011～2012年，40G/100G仍將是熱門話題，因為有關其技術和產業(yè)化的難題仍然沒有答案。不少廠家已經將40G相干技術和產品作為通向100G的墊腳石，如思科收購了CoreOptics,宣布推出40G線路端模塊，Oclaro(通過收購Mintera)、JDSU、Opnext等也都已經將40G，甚至100G的基于相干技術的Transponder列入即將推出的產品之列。在此領域里，國內企業(yè)自然也不甘步伐被拉得太遠，相關有源器件廠家正在大力推出該類模塊。

　　下一代PON就標準而言已經完成了對10Gbps的支持;世界上首個WDM-PON的標準也即將展開討論。國內非對稱速率的10GEPON、XG-PON的產品發(fā)展非常迅速，下一步將轉入商用，并逐步推出對稱速率的10G PON產品。

　　歷史上，光纖通信對于現(xiàn)代通信的最大貢獻就在于根本上解決了干線傳輸問題。下一步光纖通信要解決帶寬進家的問題。據業(yè)內人士透露，中國電信2011年第一批PON集采總規(guī)模約1900萬線，達到了歷年來國內PON集采規(guī)模之最。這也從一個側面反映了市場的發(fā)展，仍然是光通信領域的亮點，這種穩(wěn)步增長的態(tài)勢，根據業(yè)內專家的分析，將會持續(xù)10年以上。

來源光迅科技