光电子元器件行业的发展态势
思瀚产业研究院 海创光电    2023-11-06

激光光学元器件和激光模组产品品类众多、下游应用广泛。激光光学元器件和激光模组具有定制化、高毛利的特点，对下游产品的性能影响较大。行业内公司的规模一般都较小，产品分类多样，多数公司产品涉及多个下游应用领域。总体来看，目前我国该行业内未形成绝对的行业龙头企业，大部分企业均有各自专注的细分市场。未来，细分赛道的选择及新产品的研发能力，对行业内企业的发展越来越重要。

本行业创新特征主要体现在新技术的创新、应用和升级，未来的发展趋势呈现以下特点：

（1）光电子元器件将向集成化、多功能化、智能化的方向进一步发展

智能汽车、无人机、智能手机、安防摄像机等市场需求的高速成长带动了光电子元器件产业的结构调整。各类终端产品向更加智能、更多功能、更加轻薄的方向发展，对各类光电子元器件提出了集成度更高、功能更全面、智能程度更高的要求。把光器件和电子器件集成在同一基片上的集成电路称之为光电子集成电路。光电子集成电路技术不仅具备控制不同元件间的电子流动的能力，而且具备控制光子流动的能力。

光器件有激光器、发光二极管、光调制器、光放大器，光开关、光耦合器、光波导、光分/合束器及各类列阵等；电器件有与光器件相搭配的驱动电路、控制电路、放大电路和其它电路等。通过不同光电器件之间的组合，再结合人工智能技术，实现不同功能的智能化光电子集成电路器件，以满足不同应用的需求。未来，光电子元器件将向集成化、多功能化、智能化的方向进一步发展。

（2）激光元器件将向更高的抗激光损伤阈值进一步发展

通过激光技术实现更高的功率和光束质量，是激光领域最为活跃的研究方向之一，其技术演进涉及薄膜、光学加工、胶合、器件设计和检测等光电子多方面的技术环节。在强激光系统中，光电子元器件的光学薄膜具有重要作用。

光学薄膜即使出现十分微小的瑕疵，也会导致输出光束质量的下降，甚至引发激光系统的瘫痪。激光光学薄膜的抗损伤阈值是整个激光系统向高能量、高功率方向发展的关键瓶颈，也是影响激光系统使用寿命的决定性因素之一，是当今高功率激光技术的研究热点之一。

高功率激光光学薄膜的制备是一个工艺环节冗长、复杂的系统工程，包括薄膜设计理论、高纯原材料控制、光电子元器件表面超精密加工、膜厚控制、检测技术等内容，涉及多学科交叉。未来，光电子元器件将向更高的抗激光损伤阈值进一步发展，从而为生产更高功率的激光器提供重要支撑。

（3）光电子元器件是国家战略实施的重要保障，未来仍是行业国产化的主战场

光电子元器件因其处于科技创新的前沿阵地，应用十分广泛，是许多国家重大战略项目实施的关键所在。

在自动驾驶领域，中国车联网发展速度最快，战略化程度最高。2020 年 2月，发改委、工信部等 11个部委联合印发《智能汽车创新发展战略》，提出到2025 年，中国标准智能汽车的技术创新、产业生态、基础设施、法规标准、产品监管和网络安全体系基本形成；展望 2035 到 2050 年，中国标准智能汽车体系全面建成、更加完善。

2021 年 12 月，中央网络安全和信息化委员会印发《“十四五”国家信息化规划》，提出开展车联网应用创新示范，遴选打造国家级车联网先导区，加快智能网联汽车道路基础设施建设、5G-V2X4车联网示范网络建设，提升车载智能设备、路侧通信设备、道路基础设施和智能管控设施的“人、车、路、云、网”协同能力，实现 L35级以上高级自动驾驶应用。未来自动驾驶对激光雷达及相关光电子元器件的国产化需求将呈现稳定增长态势。

在工业激光领域，高端激光装备面向航空航天、高端装备制造、电子、新能源、新材料、医疗仪器等国家重大需求。光电子元器件是高性能激光器的基础，其应用了增透膜、反射膜、滤光膜、分光膜等光学薄膜技术，同时隔离器、合束器、声光调制器等器件也是高性能激光器的重要组成部分。因此高端光电子元器件是支撑高性能激光器制造技术发展的关键环节之一。

在光通讯领域，光通讯网络系统已经成为国家战略新兴产业和新一代信息技术的关键基础设施。围绕光波处理和传输的各类光电子元器件构成了光通讯系统的技术基础。具体而言，光有源器件实现了光通讯系统中光信号与电信号之间的转换，被称为光传输系统的心脏；光无源器件实现了光路的连接、分路、交换、隔离、合路、控制等，可改变光信号的传播特性。国内企业在无源器件和中低端有源器件的市场份额较高，但是对于光芯片、高端有源器件仍有较大的提升空间。

在生物医疗领域，光电子元器件的应用逐步扩大，光电子元器件是许多高端4 5G-V2X 是新一代车用无线通信网络，即应用 5G 技术，实现车与 X（车与车、人、路、服务平台）之间的网络连接。

国际汽车工程师协会将自动驾驶技术划分为 L0~L5，其中 L3 为有条件自动化驾驶，即由系统完成所有驾驶操作，根据系统请求，驾驶者提供适当操作。

生物医疗器械的核心组成部分，例如光学检测因无创性和精准性等特点，已经成为医学诊断领域定性和定量判断的最重要的技术之一，光电子元器件对于高端医疗设备的小型化和耐高温性能等至关重要。

2021 年国务院印发的《关于推动公立医院高质量发展意见》，提出推动云计算、大数据、物联网、第五代移动通信（5G）、“互联网+”等新一代信息技术与医疗服务深度融合，推动手术机器人等智能医疗设备和智能辅助诊疗系统的研发和应用。因此，高端光电子元器件的国产化也成为了我国推进高端医疗器械国产化的重要保障。

未来，随着激光雷达、工业激光、生物医疗、光通讯等领域国产化进程的进一步推进，我国光电子元器件行业将迎来战略机遇期，对高端、关键光电子元器件技术的突破和国产化将是我国产业发展的重点。

（4）激光微光学技术正有力助推激光产业发展

激光技术的应用和推广不仅仅依赖于各类产生激光的激光器，同时也需要配套光学元器件对产生的激光进行调控，以达到对激光的精确和高效应用。利用微光学透镜对激光进行整形，通过调节光斑参数，能实现对激光源产生的光束进行精密控制，从而在合适的时间把光束传输到合适的位置以实现对光子的高效利用，满足特定应用对激光光斑形状、功率密度和光强分布的要求，开拓各类应用场景。

光学整形后的光斑在众多应用中表现出独特的优势，如线光斑、面光斑在应用于激光焊接、剥离和退火等领域时可大幅提升加工效率；在应用于激光雷达时可以减少机械运动部件的使用，从而大幅提高系统可靠性和车规级稳定性。激光光学元器件有力助推激光产业发展，和半导体、消费电子等产业进一步融合，拥有广阔的市场体量。

（5）激光雷达将向更广阔的应用领域发展

随着技术的不断迭代以及成本的不断下降，基于激光与光学技术的激光雷达应用空间正在不断拓展。

激光雷达最早被用于测距上。1969 年 7 月美国第一次登月，人类首次利用激光测距测得了精确的地月距离。不过激光并没有停留在测距这一单一的用途上，密集的激光束可以将被测物体的每一个细节都精确的建模还原，很快便被应用在了测绘、文物保护、3D 建模等领域。将高精度的激光雷达安置在汽车、飞机甚至卫星上可以对大范围的地形地貌进行精确的还原，并且激光可以穿过狭窄的缝隙，因此在植被覆盖的地表也能够探测到植被下方的详细地貌，激光雷达被广泛用于测绘领域。

随着人工智能技术的不断发展，自动驾驶概念也在飞速进步。随着无人驾驶汽车配备激光雷达的前景被看好，越来越多的企业开始了车载激光雷达的研发，涌现出了 Velodyne、Luminar、Ouster、速腾聚创、图达通、法雷奥、禾赛科技、大疆览沃等一众激光雷达企业，激光雷达的成本也开始大幅度降低。目前，搭载激光雷达的汽车已经逐渐实现量产。

激光雷达对于不同反射率的物体有不同的感知，而道路车道线、交通标识等多采用高反光率的涂层，因此通过激光雷达识别车道线等也是一种极佳的技术路线。在 V2X 技术中，路侧感知设备也在积极探索对激光雷达的运用。凭借高精度的感知能力，固定在路侧的激光雷达可以更准确地捕捉到车辆视觉盲区的行人等潜在障碍，通过 V2X 技术将视野盲区的潜在风险“告知”车辆，可以有效地避免有遮挡交叉路口侧翻车辆等难以主动避免的安全隐患。路侧的激光雷达等V2X 硬件还可以在安防、智慧城市等更多领域发挥作用。

随着激光雷达在自动（辅助）驾驶汽车上越来越多的被搭载，激光雷达也从测绘这样的小众市场进入了大众消费市场，产业链逐步成熟，开始出现在了更多的领域。而激光雷达也不止在交通领域发力，在消费电子、VR 游戏、机器人、物流车、室内建模等更多的领域有着很大的潜力，未来将有望出现在我们生活的更多场景中。