思瀚发布《中国光器件行业发展现状及投资策略预测报告》
思瀚产业研究院    2025-01-13

（1）光器件定义及分类

光器件是光通信网络中基础的组成元件，承担着光信号的产生、调制、探测、接收、连接、传导、发送、波分复用和解复用、光路转换、信号放大、光电转换等功能，代表了现代光电技术与微电子技术前沿，是光通信网络最核心的组成部分。

由于光信号在光纤中的传输速率已接近光速，达到 2.0×108m/s，但光器件、光设备的处理和传输速率存在瓶颈，因此光器件和光设备是制约光信号传输的核心环节，很大程度上决定了光通信网络的信息传输速度、质量、性能水平和可靠性。

光器件根据是否需要能源驱动可分为有源光器件和无源光器件两种，有源光器件负责光信号的产生，将电信号转换为光信号、光信号转换为电信号以及发射、接收光信号等工作；无源光器件负责光信号的连接、传输、调节、相干、隔离、过滤等控制类工作，为光信号传输系统设置关键节点。

有源光器件

激光器：将电信号转换成光信号，提供光源

光探测器：能够检测出入射在其上面的光信号，并完成光信号向电信号的转换

光放大器：利用激光受激辐射原理，对光信号进行放大

光收发器：将光发送器件和光接收器件集成在一起的光电转换器件

光调制器：在电光转换过程中，调整光信号的强度、相位、偏振、频率和波长，方便信号处理、传输和检测

无源光器件

光纤连接器：为光信号提供传输通道，实现系统中设备间、设备与仪表间、设备与光纤间以及光纤与光纤间的非永久性固定连接

光模块内连器件：用于连接激光器、探测器与光接口，承担着接收外部光信号并将其传输到光模块或通信设备内部探测器以及接收光模块或设备内激光器发出的光信号并将其传输到外部光纤线路的作用

光开关：是一种具有一个或多个可选择的传输端口，可对光传输线路或者集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件

波分复用器：是一种特殊的耦合器，是构成波分复用多信道光波系统的关键器件，可以将若干路不同波长的光信号复合后送入同一根光纤中传送，将同一根光纤中传送的多波长光信号分解后传输给不同的接收机

光分路器：是一种集成波导光功率分配器件，作用是实现光信号的分路，可将光信号分至多条光纤

光隔离器：是一种只允许光正向传输的光无源器件，它相当于电子系统中二极管的功能，常置于光源后，用来抑制光传输系统中反射信号对光源的不利影响

光衰减器：通过对光信号的衰减来实现光功率的控制，是使传输线路中的光信号产生定量衰减的光器件

光滤波器：用来进行波长选择的器件，它可以从众多的波长中挑选出所需的波长，而除此波长以外的光将会被拒绝通过

（2）光器件行业发展历程

上世纪 60 年代起，各国科研界兴起研究光通信技术的热潮，如何解决长距离传输信号的损耗问题成为当时学界的主要攻克方向。1966 年，华裔科学家高锟博士指出高纯度光纤作为传输介质可实现远距离光通信。该理论的提出为现代光纤通信技术奠定了基础。光器件作为光通信网络的基础元件，在 1975 年后在发达国家率先形成产业，我国光器件产业的形成比国外约晚 5 年。在近五十年的发展历程中我国光器件行业经历了自主探索期、开放发展期和加速创新期三个阶段。

1）自主探索期：上世纪 70 年代-80 年代末

上世纪 70 年代，我国开始启动有关光器件生产技术的研发。为发展光通信产业，追赶西方国家的前沿技术，中国科学院半导体研究所、武汉邮电科学研究院等研究所通过自主研发，在有源光器件方面，研制出不同波长的波长激光器。在无源光器件方面，为解决长距离光纤连接、分路、开关和波长复用等问题，各研究所致力于全光纤结构和微光学分立器件项目的研究，开发出多模光纤连接器、拼接型和熔融拉锥型的光耦合器和机械式光开关等产品，满足了当时多模光纤通信研究、应用的需求。

2）开放发展期：上世纪 90 年代-21 世纪初

发展到上世纪 90 年代，为争取中国超大体量市场，境外先进工艺、设备及大量光器件产品开始涌入中国市场。随着光通信技术的迅速发展，我国通信网络建设对光器件的技术要求及生产效率要求越来越高。虽然在我国有关单位的努力研究下，光器件在产品类型、技术工艺以及生产材料方面取得重大突破，但由于投入的人力和物力远远不足，我国光器件产品与国际领先水平还存在一定差距。为满足光通信发展需求，优化器件产线工艺，简化器件生产步骤，国内光器件生产企业大力引进国外设备，并发展上游陶瓷套管大批量生产技术。我国光器件产品质量进一步的提高，产业链上下游也愈发完善。

3）加速创新期：21 世纪初至今

到世纪交替之初，随着光纤通信应用领域和应用程度的普及以及传输技术的突破，光纤铺设密度成倍增长。传统光器件设备已无法满足新技术产品生产要求，高密度光纤布线则需要器件向小型化、高集成化转型。市场需求与低端产能之间的矛盾，刺激行业加快器件产品的迭代升级。此背景下，国内企业依照微光器件结构研制出可以满足新技术传输要求的密集波分复用器，引进国外新型组装产线将器件小型化。

在不断创新自研和引进、吸纳国外先进技术、工艺的模式下，我国已具备从光组件到光设备的光通信全产业链生产能力并在全球市场中占据重要地位。据网络电信信息研究院数据表明，2023 年我国头部光通信企业在全球光器件、光纤光缆、光设备领域市场占比份额分别为 28.1%、41.9%、42.5%。现阶段，中国光器件厂商正在不断向高速率器件领域进发，凭借我国产业优势和市场规模的支持，中国光器件厂商有望在全球市场中占据更高的市场份额。

（3）行业下游应用市场分析

光器件终端应用领域主要分为数据中心（包括 AI 数据中心）市场及电信运营商市场，其中数据中心（包括 AI 数据中心）市场是当前光器件增速最快的应用领域。2023年以来，以 ChatGPT 为代表的生成式 AI 对算力提出了更高的要求，谷歌、亚马逊、微软、英伟达等巨头纷纷布局大模型，为光通信产品的需求带来巨大增量。

电信运营商市场是光器件领域较为传统及稳定的市场，通信网络的建设带来光器件产品的市场需求。数据中心（包括 AI 数据中心）市场及电信运营商市场共同构筑了光器件行业发展的基本盘。

1）数据中心（包括 AI 数据中心）

根据 Cisco 可视化网络指数和全球云指数发布的数据，云计算流量增长成为驱动数据增长的主要驱动力。2021 年全球仅 0.2ZB 的流量不经过数据中心，占全球流量比例只有 0.96%。数据处理量的增大，促进数据中心机房的建设投资增加。随着海外云计算服务供应商的基础设施建设逐步恢复，全球云计算巨头资本开支正逐步增加。

2022 年全年北美四大云计算巨头资本开支合计为 1,457.60 亿美元，同比增长 19.65%，资本开支显著增长。其中亚马逊 2022 年全年资本开支为 583.21 亿美元，同比增长 5.28%；谷歌 2022 年全年资本开支为 314.85 亿美元，同比增长 27.78%；Meta 2022 年全年资本开支为 311.86 亿美元，同比增长 68.00%；微软 2022 年全年资本开支为 247.68 亿美元，同比增长 6.69%。

2023 年，北美四大云计算巨头资本开支合计为 1,477.17 亿美元，其中亚马逊、谷歌、Meta、微软资本开支分别为 527.32 亿美元、320.57 亿美元、277.18 亿美元、352.10 亿美元。随着云计算需求和数据流量的持续增长，全球云基础设施和光网络建设进入新一轮周期。国内云厂商资本开支趋于平稳，云基建投资增长为长期趋势。

2023 年，国内三大云厂商资本开支合计为 565.9 亿元，其中阿里巴巴、腾讯、百度资本开支分别为 214.7亿元、239.3 亿元、111.9 亿元。在国内各大云厂商资本开支的驱动下，我国数据中心规模持续稳步增长。近年来，我国数据中心机架规模稳步增长，据工信部数据，截止到2023 年年底，我国在用数据中心机架规模超过 810 万架，2017-2023 年复合增长率超过30%。

由于应用场景、数据结构复杂化，数据处理及信息交互更加频繁，对数据中心的规模及功能集成能力要求更高。传统的中小型、分散型数据中心难以满足云计算服务供应商提高整体营运效率、降低能耗、节约成本的需求，全球数据中心建设向集中化、集成化方向发展。2022 年，我国数据中心行业市场收入达到 1900 亿元左右，未来有望继续保持增长趋势。

根据思瀚产业研究院数据，2019-2024 年全球数据中心市场规模由 567亿美元增加至 904 亿美元，复合增长率为 9.78%；中国数据中心市场规模由 878 亿元增加至 3048 亿元，复合增长率为 28.26%。受智算中心建设、AI 产业升级等国家政策促进及各行业数字化转型需求增长的驱动，我国数据中心市场规模有望持续高速增长。

在数据中心领域中，AI 数据中心建设成为数据中心发展的重要驱动力，以 ChatGPT为代表的生成式 AI 对算力提出了更高的要求，谷歌、亚马逊、微软、英伟达等巨头纷纷布局大模型并开展在算力的“军备竞赛”。在云数据中心领域中，AI 的应用越来越广，资本投入越来越高，呈现爆发式增长趋势。

2）电信运营商市场

①国外建设情况

高速光通信网络是经济发展的基石，按美国计划，其在 2020 年实现每个社区（包括学校、医院、政府等）都享有至少 1Gb/s 的宽带服务，至少有 1 亿家庭享受下行速率大于 100Mb/s，上行速率大于 50Mb/s 的宽带服务。欧盟建设确定 2020 年全部欧盟国家宽带接入速率不低于 30Mb/s，50%的家庭接入速率超过 100Mb/s。而今 5G 在全球范围内高速发展，5G 建设成为各国电信运营商投资的重点。

据 GSA（全球移动设备供应商协会）数据显示，截至 2024 年 1 月底，全球 176 个国家和地区的 585 家运营商正在投资部署或者计划投资部署 5G 网络，其中有 118 个国家和地区的 308 家运营商已经商用兼容 3GPP 的 5G 服务。根据 GSMA（全球移动通信系统协会）数据显示，预计到 2025年，全球电信运营商将累计投资 9000 亿美元在网络建设上，其中超过 80%将是在 5G上的投资。

②国内建设情况

就 5G 投资建设而言，2023 年三家基础电信企业和中国铁塔股份有限公司共完成电信固定资产投资 4205 亿元，比上年增长 0.3%。其中，5G 投资额达 1905 亿元，同比增长 5.7%，占全部投资的 45.3%。基站建设方面，截至 2023 年底，全国移动通信基站总数达 1162 万个，其中 5G 基站为 337.7 万个，占移动基站总数的 29.1%，占比较上年末提升 7.8 个百分点。每万人拥有 5G 基站数达到 24.0 个，实现覆盖全国所有地级市城区、超过 98%的县城城区和 80%以上的乡镇镇区 5G 网络覆盖。据工信部目标，计划到 2025年底将 5G 基站数量增至 364 万个，2022-2025 年 5G 基站建设将稳步推进。

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