1、2022 年深度行业分析研究报告 2 目录目录 光通信产业构成、价值及产业一览光通信产业构成、价值及产业一览 . 1 通信的网络结构：光网络承上启下，分为光设备、光缆、光模块三个环节 . 1 光通信产业价值：跨越信息鸿沟，迎接智能时代 . 3 产业地图：中国具备最完整产业链，关键环节待突破产业地图：中国具备最完整产业链，关键环节待突破 . 4 光通信设备：整机份额市占率超五成，部分核心元器件仍有瓶颈 . 5 光模块及芯片：模块三分天下有其一，高端光、电芯片差距明显 . 11 光纤光缆：全球 60%产能集中于中国，海缆和特种光缆待突破 . 15 未来展望：向上突破迎来机遇，开放光网络带来挑战未来

2、展望：向上突破迎来机遇，开放光网络带来挑战 . 18 光网络设备的核心控制点与开源的主导权 . 18 从光设备与服务器、交换机的异同来看开放光网络的适用场景和可持续性 . 19 开放光网络对国内光通信的挑战与机遇 . 27 VXmVjUkZxPyRpNbRaObRnPnNoMnPkPqQqMiNsQoM8OnMmNuOsQsRMYrQoQ 3 插图目录插图目录 图 1：通信的网络架构 . 1 图 2：光缆与电缆比较 . 2 图 3：光模块的价值完成光电转化 . 2 图 4：通过波分节省干线、城域光纤资源，提升容量 . 3 图 5：中国 FTTH 用户增长情况（2017-2021 年） . 4

3、图 6：中国基站数增长情况（2017-2021 年） . 4 图 7：中国光通信产业市场情况一览 . 4 图 8：光通信网络及设备总览 . 5 图 9：2018 年 Q2-2019 年 Q1 全球 GPON 市场份额 . 6 图 10：PON 网络示意图 . 6 图 11：PLC 分路器和分路器芯片 . 7 图 12：2010-2022 年全球 DWDM 器件市场规模 . 8 图 13：2020 年全球 OTN/WDM 市场份额 . 8 图 14：DWDM 原理示意图 . 9 图 15：阵列波导光栅解复用器. 9 图 16：VOA 衰减器 . 9 图 17：光交叉连接器（OXC）结构 . 10

4、 图 18：ROADM 技术路线图 . 10 图 19：第三代 WSS ROADM 技术示意图 . 11 图 20：WSS 模块功能示意图 . 11 图 21：2020-2026 年光模块市场空间一览 . 12 图 22：2020 年全球光模块市场份额一览 . 12 图 23：光模块工作原理 . 13 图 24：光模块内部组成结构及可控程度 . 14 图 25：国内在光芯片上与国际一流水准的差距 . 14 图 26：光模块产业链不同类型典型公司毛利率水平 . 15 图 27：光纤光缆产业链一览 . 16 图 28：2020 年全球光纤光缆份额一览 . 16 图 29：光纤预制棒结构 . 17

5、图 30：光纤内部结构 . 17 图 31：海底光缆结构示意图 . 18 图 32：光网络设备的核心环节. 19 图 33：当前系统厂商软硬件价值链分布 . 19 图 34：开放光网络各环节主导厂商及价值链转移 . 19 图 35：安卓操作系统（AOSP 和 GMS） . 20 图 36：全球 APP 下载量 . 21 图 37：全球用户在 APP 上的消费 . 21 图 38：RedHat 发展历程 . 22 图 39：RedHat 从社区到企业，构建专业的开源解决方案和服务. 22 图 40：红帽产品从开发到销售的落地打法 . 23 图 41：红帽提供免费软件许可，收费订阅服务 . 23

6、图 42：FY2006-FY2019 红帽营业收入及同比增速 . 23 图 43：FY2015-FY2019 红帽毛利率和净利率 . 23 4 图 44：2020 年全球公有云服务市场份额 . 24 图 45：中美以太网交换机细分市场规模拆分 . 24 图 46：Google 主导的 OpenConfig . 25 图 47：AT&T 主导的 Open ROADM . 25 图 48：Facebook 主导的 TIP. 25 图 49：谷歌的 OpenConfig 架构 . 26 图 50：AT&T 的 OpenROADM 架构 . 26 图 51：Facebook 的 TIP 架构 . 26

7、 图 52：OpenDaylight 发展历程 . 27 图 53：浪潮信息毛利率和净利率 . 27 图 54：Redhat 毛利率和净利率 . 27 图 55：Intel 毛利率和净利率 . 27 图 56：智邦科技毛利率和净利率 . 28 图 57：Arista 毛利率和净利率 . 28 图 58：博通毛利率和净利率 . 28 图 59：开放模式后，核心光器件厂商有望掌控产业链顶端高价值部分 . 28 表格目录表格目录 表 1：光器件分类 . 11 表 2：主要激光器类型 . 13 表 3：国际主流光芯片供应商 . 15 表 4：Google Play 收费模式 . 21 表 5：海外核心

8、光器件公司并购情况一览 . 28 表 6：开放光网络标准组织 . 29 1 光通信产业构成、光通信产业构成、价值价值及产业及产业一览一览 通信的网络结构通信的网络结构：光网络承上启下，分为光设备、光缆、光模块三个环节光网络承上启下，分为光设备、光缆、光模块三个环节 21 世纪，信息科技得到极大的发展，互联网、大数据、人工智能，极大地丰富了人们的沟通和生活。而信息科技的底座便是通信网络，正是因为通信网络近二十年来的传输效率以指数级提升，每比特成本大幅下降，使得海量数据远距离传输，集中处理成为可能，海量的数据集中到一起，才引发云计算和大数据的革命。每比特传输成本为什么能大幅下降，传输效率为什么能大

9、幅提升呢？除了以 3G、4G、5G 为代表的空口效率革命以外，另一个关键就是在传输环节光对电的替代，以及光自身传输效率的不断提升。 我们先看我们先看通信通信网络的架构，理解光在其中所处的位置，然后再分网络的架构，理解光在其中所处的位置，然后再分析产业后续的发展变析产业后续的发展变化。化。通信网络从网络构架上来看可以简单地分为信息的采集部分、信息的传送部分和信息的转发、处理和存储部分，如图 1 所示。而光通信主要处于信息的传送部分，具体又可以分为光通信设备（OTN 和 WDM） 、光纤光缆和光模块。接下来我们就这三个环节分别进行简单的介绍，然后在下一章节进行展开论述。 图 1：通信的网络架构 资

10、料来源：中信证券研究部 我们首先介绍下光纤光缆我们首先介绍下光纤光缆，最早，我们的通信方式也叫电话，这个“电” ，其中一部分指的是中间是用电缆在传输信号。由于电子的趋肤效应，电缆的传输损耗特别大，常用的 75-12 同轴电缆（750MHz）的衰减值为 79dB/km，而光纤通信的每公里衰减比目前容量最大的通信同轴电缆要低几个数量级，目前业内普遍使用的普通光纤衰减为 0.20dB/km左右，而超低衰减光纤衰减程度可小于 0.17dB/km，这使得远距离通信的承载介质很早就开始转变为光缆。而在接入端，过去十多年来，“光进铜退”工程稳步推进，在 2020 年 5月 17 日的世界电信和信息社会日大会

11、上，工信部副部长陈肇雄透露，截止 2020 年 5 月，我国光纤用户渗透率已达 93%，大幅领先于欧美和全球平均水平。 2 图 2：光缆与电缆比较 资料来源：长飞光纤光缆招股说明书、东方电缆招股说明书、中信证券研究部 然后然后，我们介绍下光模块我们介绍下光模块，光模块的存在，本质上是为了解决光电转换问题。由于光目前还无法存储，当前数字世界的处理其实是依赖电路板或者 PCB 的，如下图 3 所示。而如果我们直接用电信号进行传输，则只需要水晶头就可以了，当年 PC 机连交换机就是通过水晶头加网线的方式进行连接。 但如上文所述， 距离稍微一拉长， 用电缆不仅价格贵，信号的损耗更是惊人，因此需要把电信

12、号转化成光信号，光模块的作用就在于将电信号通过激光器来转换成光信号，然后通过光缆进行长距离传输。 图 3：光模块的价值完成光电转化 资料来源：华为、烽火、中际旭创官网，中信证券研究部 最后介绍下最后介绍下光传输设备 （光传输设备 （OTN、 WDM） 。 光传输设备的价值有两个， 一个是对抗损耗，一个是对抗损耗，放大信号，另一个是复用介质，提升传输效率。放大信号，另一个是复用介质，提升传输效率。为什么光传输设备需要这两个特性呢，因为光在光纤中进行长距离的传送也不可避免地会有衰减、色散等问题，需要有一个设备对其进行再放大、重生；另外，只传输一路波对骨干和城域的光纤资源是一种浪费，需要设备将多路光

13、进行波分复用后再传送， 同时， 波分复用也是提升单光纤容量的一种有效方式。 3 图 4：通过波分节省干线、城域光纤资源，提升容量 资料来源：OTN 产品功能与特性_华为、中信证券研究部 光通信产业光通信产业价值价值：跨越信息鸿沟，迎接智能时代跨越信息鸿沟，迎接智能时代 随着人工智能、大数据等技术手段的发展，数据的价值越来越凸显。然而，随着采集数据的传感器数量大增，精度不断提高，维度不断扩展，数据量呈现急剧增长的态势。如何才能低成本、高效率地去采集、传输和处理数据是一个非常重要的课题。我们认为，中国光网络过去十数年的快速发展，使得每比特传输成本大幅降低，为中国的数字经济发展奠定了良好的基础。 首

14、先从信息的采集角度而言首先从信息的采集角度而言，光网络有力地支撑了 FTTH 和 4/5G 网络，使得中国的互联网和移动互联网迎来了极大发展。 从 FTTH 来看，截止截止 2021 年年底底，中国光纤接入，中国光纤接入 FTTH/O 用户用户 5.06 亿亿，仅中国移动一，仅中国移动一家家用户数量用户数量就达到就达到 2.4 亿。中国亿。中国 FTTH/FTTO 的 用 户 比 率 达 到 93%， 相 较 于 全球 30%的平均水平遥遥领先。FTTH 的高速发展，一方面与中国的人口基数有关，另一方面与中国的劳动力成本和土地政策也密不可分。据中国电信集团公司科技委主任韦乐平，中国 FTTH

15、的单户成本 2017 年已降到 100 美元，仅为欧美日等发达国家的 1/10。较低的接入成本加上庞大的市场规模， 使中国 FTTH 用户数量突飞猛进， 根据工信部数据， 到 2020年底中国 FTTH 端口数约 9.18 亿个。 同时，中国也在不断推进 4/5G 的建设，2019-2021 年，中国共新建 5G 站点 142.5万。在在 FTTH 和基站的大规模建设共同推进下，和基站的大规模建设共同推进下，根据根据2021 年通信业统计公报 ，年通信业统计公报 ，2021年年底底中国光缆总长度中国光缆总长度 5488 万公里，万公里，其中其中 2021 年新建年新建 319 万公里万公里。

16、4 图 5：中国 FTTH 用户增长情况（2017-2021 年，单位：万） 图 6：中国基站数增长情况（2017-2021 年，单位：万） 资料来源：工信部官网、中信证券研究部 资料来源：工信部官网、中信证券研究部 随着数据量井喷式发展，以及对网络品质要求的不断提高，除了接入网以外，传送网也在迎来大发展，主要源于以下几点：1、从家庭业务来看：、从家庭业务来看：4K/8K 直播、云 VR、自由视角视频等新型的家庭业务正在蓬勃涌现，这些新业务不仅需要简单的大带宽，还需要更低时延、更小丢包率等指标以保障良好体验，这些都需要高品质的网络来满足和支撑。2、从企业来看：从企业来看：业务泛视频化、数据集中

17、化、生产办公系统云化成为鲜明特点，企业数字化转型一方面产生大量数据，需要集中存储在云端， 同时生产办公的云化也要求企业总部与分支之间的数据交互更安全、 更及时， 这也需要大带宽、 低时延、 安全隔离的网络保障。 产业产业地图地图：中国具备最完整产业链，关键环节待突破中国具备最完整产业链，关键环节待突破 中国对信息技术发展极度重视， 是全球最大的光通信市场， 也是全球最大的制造基地。光通信产业链完整， 从光电芯片、 器件、 光纤预制棒、 光纤光缆到系统设备制造一应俱全，根据韦乐平在 2017 全球光纤光缆大会上的发言，中国光传输设备发货量占全球的 40%、光接入设备占 70%、数通设备 25%、

18、光纤 60+%、光器件约 15%。 图 7：中国光通信产业市场情况一览 资料来源：中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022) 00000400005000060000200202021590142.5005006007002002020214G基站数5G基站数 5 中国虽然有全球最大的市场和最完备的产业链，但并不意味着每个环节上都有非常强中国虽然有全球最大的市场和最完备的产业链，但并不意味着每个环节上都有非常强的竞争力。的竞争力。以光设备为例，华为、中兴通讯、烽火通信已占据最大份额，但在产业链高

19、端部分还存在短板，例如，光系统环节：WSS 开关、OXC 等关键器件还依赖于进口；光模块环节，100G 以上的高端相干光模块由欧美公司主导；光芯片环节，10Gbps 基本实现国产，25G 激光器芯片、PIN 和 APD 器件开始小规模发货，25Gbps 电芯片基本依赖进口，相干 oDSP 高端芯片主要由欧美公司主导；光纤光缆环节，在超低损光纤、光纤预制棒套管、光纤涂覆层等环节依赖进口，同时光纤销售依赖于国内市场，国际化拓展还有待进一步加强。 接下来我们将展开论述光通信的格局， 核心待突破的环节， 产业即将发生的一些变化。 光通信设备：整机光通信设备：整机份额市占率超五成份额市占率超五成，部分，

20、部分核心核心元器件仍有瓶颈元器件仍有瓶颈 光通信以光纤作为传输介质，其传输的信号就是光信号。但电脑、手机、光通信设备等终端，都是通过电信号“0 和 1”来处理信息的，所以终端设备在信息处理时必须进行光电转换。因此，光通信系统由“将电信号转成光信号的发送单元” 、 “将光信号转成电信号的接收单元”及“传输通道光纤”构成。光通信网络主要分为核心层、骨干层、汇聚层光通信网络主要分为核心层、骨干层、汇聚层和接入层。和接入层。 图 8：光通信网络及设备总览 资料来源：烽火通信官网 光通信网络从接入层来看主要有 PON 网络，从汇聚、骨干和核心层来看，主要设备有 WDM、OTN 等。 接入层：接入层：PO

21、N 市场中国厂商占据七成市场中国厂商占据七成份额份额，核心环节，核心环节 PLC 占占五成份额五成份额 PON（无源光网络）是指（光配线网中）不含有任何有源电子设备，ODN 全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。该技术由 20 世纪 90 年代的 BPON， 发展到 21 世纪初期且沿用至今的 GPON 和 EPON， 又到后来的 10G PON、XG-PON 等等。 全球和中国 PON 市场空间料将保持稳定增速，根据市场研究公司 DellOro Group 的最新报告，预计 2021 年至 2026 年，用于 FTTH 部署的 PON 设备、有线宽带接入

22、设备和 6 固定无线 CPE 的销售额将会增加，因为服务提供商希望扩大其固定宽带服务的覆盖范围和速率。得益于光纤建设和补贴措施，相关市场收入有望在 2024 年达到 180 亿美元的峰值。这份宽带接入五年期预测报告的其他重要内容包括：预计 PON 设备收入将从 2021年的 83 亿美元增长到 2026 年的 98 亿美元，主要得益于 XGS-PON 在北美、EMEA（欧洲、中东和非洲）和 CALA（加勒比海和拉美地区）的部署；到 2026 年，固定无线 CPE的收入预计将达到 28 亿美元，其中 5G Sub-6GHz 和 5G 毫米波的出货量将会领先；随着运营商加大 DOCSIS 4.0

23、的部署力度，到 2024 年，有线分布式接入设备（虚拟 CCAP、远程 PHY 设备和远程 MACPHY 设备）的收入预计将接近 9 亿美元。 图 9：2018 年 Q2-2019 年 Q1 全球 GPON 市场份额 资料来源：BBT 分析报告、中信证券研究部 PON 网络结构中包含 OLT 设备、ONU 设备及 ODN，PON 的核心设备、器件包括芯片均已实现国产化，并占据了很高的全球市场份额。 首先分析 OLT 设备，OLT 设备是重要的局端设备，可以与前端（汇聚层）交换机用网线相连，转化成光信号，用单根光纤与用户端的分光器互联；实现对用户端设备 ONU的控制、管理、测距。 图 10：PO

24、N 网络示意图 资料来源：仕佳光子招股说明书 ODN 环节， PLC 光分路器是 ODN 设备的重要组成器件， 其工作原理是对光功率在每个分支点进行平均分光。PLC 光分路器属于无源光器件，其核心芯片为核心芯片为 PLC 半导体半导体光分光分路器芯片路器芯片。 根据仕佳光子的招股说明书， 全球 PLC 分路器封装业务 80%以上集中在国内，PLC 光分路器的芯片仕佳光子占有全球 50%的市场份额。 33%26%21%20%华为诺基亚中兴其他 7 图 11：PLC 分路器和分路器芯片 资料来源：仕佳光子招股说明书 汇聚核心汇聚核心层：层：OTN/WDM 两分天下有其一两分天下有其一，WSS、高端

25、相干模块、高端相干模块是短板是短板 接入层基站和宽带的数据传送上来后，需要通过路由器以及波分设备将其传送至核心网或者 IDC 中加以处理。如前文所述，WDM 和 OTN 的主要价值在于长距离传输以及通过波分复用提供单纤的大容量。 WDM（波分复用）技术是在光纤上进行信道复用的技术。波分多路复用的原理是整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。WDM 可分为粗波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM） 。粗波分复用技术一般应用于短距短距离的城域网离的城域网中，它的波长数目一般为 4 波或 8 波，最多 16 波。密集波分复用技术一般应用于长距离、大容量长途干线网

26、，或超大容量的城域网核心节点长距离、大容量长途干线网，或超大容量的城域网核心节点，通过波分复用技术，其单根光纤可以传输的数据流量高达 16 Tbit/s，未来随着单波速率和频谱的提升，可以演进到 32 Tbit/s， 甚至 100 Tbit/s。 这其中 CWDM 因为无需选择成本昂贵的密集波分解复用器和光放大器 （EDFA） ，只需采用便宜的多通道激光收发器作为中继器，因而相较于 DWDM的成本大大下降。 OTN 是以波分复用技术（是以波分复用技术（WDM）为基础、在光层组织网络的传送网。）为基础、在光层组织网络的传送网。纯 WDM 的调度依赖于在 ODF 架手工进行光纤的配置，在接入层因为

27、组网结构相对固定问题不大。对于汇聚、城域、骨干这种经常需要进行业务变动的，人工调度的工作量和错误率显然是一个问题，而 OTN 则是在 WDM 的基础上增加了光调度单元 OXC，从而实现了光波上下的自动配置。 市场空间层面市场空间层面，市场研究公司 DellOro Group 在 2021 年 7 月更新了其光传输网络市场五年期预测报告 ， 全球光传输市场到 2025 年将达 180 亿美元。 根据中国产业信息网预测，2020 年全球密集波分复用（DWDM）器件市场规模将达 45 万只，这主要是得益于电信运营商的骨干网和城域网升级，波分下沉及波分下乡的积极推进，加之数据中心间的互联也要用到 10

28、0G 和 400G 的 DWDM 端。 8 图 12：2010-2022 年全球 DWDM 器件市场规模 资料来源：Delloro-易飞扬官网（2020 年以后是预测数据） 市场格局层面，市场格局层面， 据 Delloro 统计， 全球主要的波分设备生产商包括华为、 诺基亚、 Ciena和中兴通讯等。2020 年，华为、中兴通讯、烽火通信的市占率分别为 30%、12%、6%，中国厂商占据半壁江山。 图 13：2020 年全球 OTN/WDM 市场份额 资料来源：Omdia、中信证券研究部 我们接下来分析下波分产品核心元器件的国产化情况。DWDM 主要组成部分有线路侧的 OTU、波分复用和解复用

29、器波分复用和解复用器、光放大器、光监控单元 OSC。其中 OTU 作用为将线路侧携带业务的 850、1310nm 等波长光信号转换成 WDM 特定波长光信号后输出，国内华为、 中兴通讯、 烽火通信、 光路科技等可自主生产； 光放大器主要有 EDFA 放大器和 Raman放大器，其作用在于解决光长距离传输衰耗再生的问题，国内光迅科技、昂纳科技、锐科激光等均可以生产；光监控单元 OSC 的作用在于对设备进行管理，华为、中兴通讯、烽火通信等厂家均可生产。 这里面比较复杂的是波分复用和解复用器，其主要作用是将多路光合为一路，以及将一路彩光分解成多路光，就是利用不同波长的波在光纤中相位延时的不同，形成相

30、消型干涉，在某个特定的端口只输出特定的光，从而实现将其解复用为多路信号的目的，目前国内厂家尚不具备能力进行生产。 AdvaCienaCiscoFiberhomeFujitsuHuaweiInfineraNECNokiaPadtecRibbonSubComTejasZTEOther 9 图 14：DWDM 原理示意图 资料来源：张杰OTN 技术原理及相关标准（转引自 CSDN 社区）、中信证券研究部 波分复用器件均为有源光器件，常见的波分复用解复用器包括薄膜滤波器波分复用器件均为有源光器件，常见的波分复用解复用器包括薄膜滤波器（一般用于（一般用于8 路以下的路以下的 WDM） 、阵列波导光栅（、

31、阵列波导光栅（AWG，用于，用于 16 波以上波以上）和可调光功率波分复用器）和可调光功率波分复用器（VMUX）等）等。其中，薄膜滤波器是基于薄膜滤光片的器件，主要应用于低通道粗波分（CWDM） 市场； AWG 可将 40 个以上波长的光合波或将已合的光波分解成独立光波传输，广泛应用于密集波分复用 （DWDM） 系统中； VMUX 则由 AWG 和硅基可调衰减器 （VOA，对于特定的波长的光进行衰减， 降低光功率， 以保持更好的性能） 构成， 并加以控制电路，实现光纤通信骨干网和城域网 DWDM 网络的信道预均衡分复用。 图 15：阵列波导光栅解复用器 图 16：VOA 衰减器 资料来源：张杰

32、OTN 技术原理及相关标准（转引自 CSDN 社区） 资料来源：光迅科技官网 现阶段，我国在 AWG 芯片与 VOA 芯片实力较弱，多采用进口后加工。AWG 芯片主要掌握在欧美电子器件厂商手中， 如美国的 VIAVI、 NeoPhotonics 和 Kaiam （前 Gemfire） ，加拿大的 Enablence 和日本的 NEL； 硅基电吸收式 PLC-VOA 芯片为美国的 Mellanox （前Kotura）公司独家生产供应。AWG 和 PLC-VOA 这两类芯片技术门槛较高，可供选择的供应商相对较少，国内主要有仕佳光子、国内主要有仕佳光子、光迅科技和博创科技在这一块有小批量生产。光迅科

33、技和博创科技在这一块有小批量生产。 ROADM/OXC 主要是在 DWDM 上叠加了波长级的调度的能力， 其中波长选择光开关波长选择光开关（WSS）是组成 OXC 及 ROADM 的核心器件。目前，光开关在光通信系统，尤其是在波分复用系统及全光网中有着重要的应用。 10 图 17：光交叉连接器（OXC）结构 资料来源：张杰OTN 技术原理及相关标准（转引自 CSDN 社区） 在光开关器件中，波长选择光开关（波长选择光开关（WSS）尤其值得关注。WSS 技术是可以实现动态可重构光加/减复用（ROADM）的新一代技术，具有网状架构，能支持任意端口波长任意上下行的功能。ROADM 技术的演变经历了五

34、个阶段，其中最主要的技术包括 WB ROADM、PLC ROADM 和 WSS ROADM。 图 18：ROADM 技术路线图 资料来源：张杰OTN 技术原理及相关标准（转引自 CSDN 社区） 我们主要介绍第三代 ROADM 技术 WSS。 WSS 最大的特点是每个波长都可以被独立的交换。多端口的 WSS 模块能独立在输入的多个波长信号中将所选择的波长信号输出到指定的输出端口，可以通过软件控制动态上/下任意波长，增加网络配置的灵活性。因此基于WSS的网络具有多个自由度， 不再像WB或 PLC那样需要对网络互连架构做预先设定。 11 图 19：第三代 WSS ROADM 技术示意图 图 20：

35、WSS 模块功能示意图 资料来源：张杰OTN 技术原理及相关标准（转引自 CSDN 社区） 资料来源：张杰OTN 技术原理及相关标准（转引自 CSDN 社区） WSS 器件主要由国外生产厂家国外生产厂家控制，包括控制，包括 Finisar、Molex、Lumentum 等。等。我国目我国目前在这一块比较薄弱，海思已经开始自供，光迅科技、博创科技在研发过程中。前在这一块比较薄弱，海思已经开始自供，光迅科技、博创科技在研发过程中。 光模块及芯片：光模块及芯片：模块三分天下有其一模块三分天下有其一，高端光、电芯片差距明显高端光、电芯片差距明显 光器件主要分为芯片、光有源器件、光无源器件、光模块与子系

36、统四大类。光器件主要分为芯片、光有源器件、光无源器件、光模块与子系统四大类。每一类器件中包含的典型产品如表一所示。其中有源光收发模块的产值占据最大份额，根据 Yole的统计约为 65%。 且从性能上看， 光收发模块是光电转化的核心器件， 负责光信号的产生、调制与探测，主导着光通信网络的升级换代，在接入端、传输端等不同细分市场上均发挥着至关重要的作用。 表 1：光器件分类 产品类别产品类别 典型产品典型产品 芯片 lnP 系列（高速直接调制 DFB 和 EML 芯片、PIN 与 APD 芯片、高速调制器芯片、多通道可调激光芯片） GaAs 系列（高速 VCSEL 芯片、泵浦激光器芯片） Si/S

37、iO2 系列（PLC、AWG、MEMS 芯片） SiP 系列（相干光收发芯片、高速调制器、光开关等芯片；TIA、LD Driver、CDR 芯片） LiNb03 系列（高速调制器芯片）等 光有源器件 激光器（VCSEL、DFB 直调激光器，EML 外调激光器） 光调制器（PMQ 调制器、相位调制器、强度调制器） 光探测器（PIN、APD） 集成器件（相干光收发器件、阵列调制器）等 光无源器件 光隔离器、光分路器、光开关 光连接器（MPO 连接器）、光背板 光滤波器（合波器/分波器） 光模块与子系统 光收发模块（10G/25G/100G/400G） 光放大器模块（EDFARAMAN） 动态可调模

38、块（WSS、MCS、OXC） 性能监控模块（OPM、OTDR） 资料来源：中国光电子器件技术发展路线图、中信证券研究部 12 全球光器件市场规模达百亿，中国光器件市场加速扩张。全球光器件市场规模达百亿，中国光器件市场加速扩张。据 Yole 统计，2020 年全球光模块市场规模突破 96 亿美元，预计 2026 年达到 209 亿美元，2020-2026 年年均复合增长率为 14%。光模块市场实现高速增长的主要原因包括：1）电信市场稳定增长：随着5G 光模块和 10G PON 光模块的上量；电信市场未来几年有望维持 5%的复合增长；2）数通市场爆发式增长：超大型数据中心加快部署 100G/40G

39、 光模块使得数据中心高速光模块未来几年复合增速超过 19%。 全球光全球光模块模块市场相对分散，中国市场相对分散，中国占据占据 36%市场份额市场份额。与光设备、光纤光缆不同，光模块由于场景不同，对光模块的传输距离、速率、封装方式的需求都不同，造成型号众多，集中度比较低。从全球市场份额排名，国内有中际旭创、光迅科技、海信宽带（未上市） 、华工正源四家厂商跻身全球前十，其余席位均被美、日厂家占据。总体看，国内厂商依靠封装技术在无源光器件、光收发模块等中低端细分市场较竞争力强；在高端有源器件、芯片等方面发展空间较大。 图 21：2020-2026 年光模块市场空间一览 图 22：2020 年全球光

40、模块市场份额一览 资料来源：Yole 资料来源：Yole 光模块是实现光电转换的核心器件。光模块是实现光电转换的核心器件。信息网络主要以光纤或光信号作为传输介质，但目前对于信息的计算、分析仍给予电信号。因此在设备的接收端，需要光模块进行光电信号的转换。光模块的核心组件包括 Laser Driver 激光驱动芯片、TOSA (transmitter optical sub assembly) 发射光组件、ROSA（Receiver Optical Sub Assembly）接收光组件、调制器、LA（Limititing Amplifier）限幅放大器以及光适配器（Receptacle） 。在发射

41、端，电信号通过 TOSA 转换为光信号，再由适配器输入到光纤；再接收端，光纤中的信号通过光适配器被 ROSA 接收并转成为电信号，输送到计算单元进行处理。 13 图 23：光模块工作原理 资料来源：铭普光磁 TOSA的核心组件为激光器。的核心组件为激光器。 激光器类型分为两类： 一为长波长 1310nm 或者 1510nm的边沿发射激光器（Edge Emitter Laser） ；一类是短波长 850nm 的垂直表面腔激光器VCSEL （Vertical Cavity Surface Emitting Laser） 。 此外主流激光器产品 FP 激光器和 DFB分布式激光器。除了 TOSA，接

42、入端的核心组件还包括调制器。调制器分为两种：其一为DML（Direct Modulation Laser）直接调制器适用于短距离传输，价格便宜；其二为 EML（External Modulation Laser）适用于长距离传输，加入一个频率转换器，价格较高；外调制常用的方式有两种，一种是 EA 电吸收，一种是 MZ。 表 2：主要激光器类型 直接调制直接调制 外调制外调制 VCSEL FP DFB EML 工作波长 850nm 比较成熟 850nm-1310nm 850nm-1310nm 1310nm-1550nm 10G 参考价 （美元） 1.5-3 3-4 8 60 线宽 0.35nm

43、1nm 0.04nm 0.04nm 优点 线宽窄， 功耗低， 调至效率高，成本低 多模，调至效率高 波长稳定性好 调制带宽高， 体积小 应用场合 短距离传输，（3-100m），激光传感，商业应用等 中距离传输（100m-2km） 长距离传输（2-10km） 高速率超长距离传输（10-30km）等 资料来源：中信证券研究部 ROSA 主要包含两个组件主要包含两个组件 PD 和和 TIA。PD 是 Photo Detector，光电探测器，负责把光的强弱转换成电流的大小。PD 还分成 PIN 和 APD 两种类型，APD 是雪崩二极管，灵敏度更高。TIA 是 Trans-Impedance Amp

44、lifier，跨阻放大器的缩写，用来把电流信号转换成电压信号。 14 图 24：光模块内部组成结构及可控程度 资料来源：光迅科技官网、中信证券研究部 从核心从核心光光芯片能力分析，芯片能力分析，目前国内只有部分企业了掌握了 10Gb/s 速率及以下的激光器、探测器、调制器芯片，源杰科技、源杰科技、光迅科技在光迅科技在 25G 的的激光器激光器（包括包括 DFB 和和 VCSEL）有规模有规模发货能力发货能力，探测器探测器层面层面光迅光迅在在 25G 的的 PIN 和和 APD 基本可以基本可以实现自供。实现自供。但我国整体上在高端芯片能力比美日发达国家落后 1-2 代以上。 而且， 我国光电子

45、芯片流片加工严重依赖美国、新加坡、加拿大、德国、荷兰等国家和地区，使得我国在国家各级研发计划支持下发展的关键技术大量流失。由于缺乏完整、稳定的光电子芯片、器件加工工艺平台以及工艺人才队伍，国内还难以形成完备的标准化光通信器件研发体系，导致芯片研发周期长、效率低，造成我国光通信器件技术与国外差距逐渐扩大。 图 25：国内在光芯片上与国际一流水准的差距 资料来源：海信宽带5G 光模块技术与产品介绍 从全球来看， 日美的主流厂商 Oclaro、 lumentum、 Finisar、 Neophotonics、 MACOM、Avago、三菱电机、住友等都实现了 25G 激光器、探测器的大规模发货。 1

46、5 表 3：国际主流光芯片供应商 厂家厂家 激光器激光器 检测器检测器 Vcsel DFB EML PIN APD 10G 25G 10G 25G 10G 25G 10G 25G 10G 25G 美国 Oclaro/lumentum Finisar Neophotonics MACOM Avago 日本 三菱电机 住友 资料来源：中信证券研究部、各公司官网 我们看到，在核心光电芯片能够实现基本自主后，毛利率能达到 30%（如 Finisar、Lumentum） 。我们认为，光模块领域越往上走技术壁垒越高，相应来讲企业价值也应有更多溢价。从产业链来看，光模块各个环节的毛利水平大致如下图所示。 图

47、 26：光模块产业链不同类型典型公司毛利率水平 资料来源：各公司官网、中信证券研究部、Wind 随着传送距离和容量的不断增加，仅依赖光源、调制器和探测器的演进已远远不够。随着光传输速度达到每波 400Gbit/s 以上，信号的处理变得越来越复杂，引入电子数字信号处理器(oDSP)成为增加城域和长途 WDM 网络容量的关键推动因素。oDSP 将成为长距离光通信的竞争核心， 光模块厂商突破 oDSP 后， 毛利率达到 40%-45%区间 （如 Acacia） 。目前国内突破目前国内突破 oDSP 的仅华为一家，从国外来看，主要是思科的仅华为一家，从国外来看，主要是思科（Acacia） 、） 、In

48、phi 等等。 光纤光缆：光纤光缆：全球全球 60%产能集中于中国产能集中于中国，海缆和特种光缆，海缆和特种光缆待突破待突破 光纤光缆在信息系统里占有举足轻重的作用，就像人的神经系统一样。而一个国家、社会各行业进行全面的数字化也需要光纤延伸下去，通过宽带和无线完成连接，在连接的基础上积累数据，完成信息化和构建智能。 产业链的三大环节为 “光纤预制棒-光纤-光缆” ， 主要流程为上游生产厂家采购原材料，通过芯棒制作和外包，最终制造出光纤预制棒（光棒） ，并售卖给下游光纤光缆制造商；光纤光缆制造商经过拉丝等工艺将光棒制作成为光纤，再将一根或数根光纤制作成为光缆，即生产出一芯或多芯光缆。 16 图

49、27：光纤光缆产业链一览 资料来源：光纤在线、中信证券研究部 在光纤光缆产业链中，光棒拉纤以及后续的成缆部分壁垒相对比较低，市场也相对比较分散，有几十家企业。但光纤预制棒生产技术壁垒较高，同时占据大部分利润。根据中国工程院院士赵梓森在世界光纤通信新进展中国光纤通信年鉴 2015中描述，光棒、光纤、光缆在产业链中的利润占比分别为 70%、20%、10%。 从市场格局来看，中国厂商处于领跑，全球 60%的光纤光缆产能集中于中国，其中长飞、亨通、富通、烽火、中天在 2020 年分别录得 12%、9%、8%、7%、6%的市场份额。 图 28：2020 年全球光纤光缆份额一览 资料来源：networkt

50、elecom、中信证券研究部 从国产化的角度来看，从国产化的角度来看，我国光纤光缆需要突破的环节主要包含：1、普通光纤：、普通光纤：主要是光纤预制棒的套管部分套管部分，目前基于 RIC 工艺制备预制棒的都是从德国贺利氏贺利氏进口，长飞2014-2016 年分别向其采购 7.5 亿元、6.1 亿元和 6.5 亿元；2、特种光纤：、特种光纤：目前国内制备超低衰减光纤芯棒的高纯度硅料高纯度硅料和锗料锗料基本依赖进口，然后需要大量氟掺杂材料氟掺杂材料（比纯二氧化硅高 34 倍） ，此外，超低损光纤所需光纤涂覆料光纤涂覆料也基本被国外几家企业垄断（荷兰荷兰皇家帝斯曼、皇家帝斯曼、Momentive Sp