光電子器件有哪些？發展趨勢及規模分析

1、光電子器件有哪些

光電子器件主要分為光有源器件和光無源器件，其中光有源器件又分為光檢測器和光放大器;而光無源器件主要分為光纖活動連接器、固定連接器、光衰減器、無源光耦合器、光隔離器和光開關等。其具體介紹如下：

光有源器件

(1)光檢測器

光檢測器包括：PN光電二極管、PIN光電二極管和雪崩光電二極管(APD)。目前的光檢測器基本能滿足了光纖傳輸的要求，在實際的光接收機中，光纖傳來的信號及其微弱，有時只有1mW左右。為了得到較大的信號電流，人們希望靈敏度盡可能的高。光電檢測器工作時，電信號完全不延遲是不可能的，但是必須限制在一個范圍之內，否則光電檢測器將不能工作。隨著光纖通信系統的傳輸速率不斷提高，超高速的傳輸對光電檢測器的響應速度的要求越來越高，對其制造技術提出了更高的要求。由于光電檢測器是在極其微弱的信號條件下工作的，而且它又處于光接收機的最前端，如果在光電變換過程中引入的噪聲過大，則會使信噪比降低，影響重現原來的信號。因此，光電檢測器的噪聲要求很小。

(2)光放大器

光放大器的出現使得我們可以省去傳統的長途光纖傳輸系統中不可缺少的光-電-光的轉換過程，使得電路變得比較簡單，可靠性也變高。早在1960年激光器發明不久，人們就開始了對光放大器的研究，但是真正開始實用化的研究是在1980年以后。隨著半導體激光器特性的改善，首先出現了法布里-泊羅型半導體激光放大器，接著開始了對行波式半導體激光放大器的研究。另一方面，隨著光纖技術的發展，出現了光纖拉曼放大器。80年代后期，摻稀土元素的光纖放大器脫穎而出，并很快達到實用水平，應用于越洋的長途光通信系統中。

目前能用于光纖通信的光放大器主要是半導體激光放大器和摻稀土金屬光纖放大器，特別是摻餌光纖放大器(EDFA)倍受青睞。當前光纖通信系統工作在兩個低損耗窗口：1.55mm波段和1.31mm波段。選擇不同的摻雜元素，可使放大器工作在不同窗口。非線性的研制始于80年代，并在90年代初取得重大突破。光纖拉曼放大器是利用光纖的非線性光學效應——受激拉曼散射效應產生的增益機理而對光信號進行放大的。其優點是傳輸線路與放大線路同為光纖，因此，放大器與線路的耦合損耗小，噪聲較低，增益穩定性較好。但由于這種光放大器需要很大的泵浦功率(數百毫瓦)和很長的光纖(數公里)。除此之外，光纖拉曼放大器的特性對光纖的偏振狀態十分敏感。因此，光纖拉曼放大器目前還不能用于光纖通信。

光無源器件

(1)光纖活動連接器

光纖(纜)活動連接器是實現光纖之間活動連接的光無源器件，它還具有將光纖與其他無源器件、光纖與有源器件、光纖與系統和儀表進行活動連接的功能。在進一步提高光纖活動連接器性能的基礎上，使其向小型化、集成化方向發展。光纖活動連接器的集成化，不但增加了連接器的功能，而且更重要的是體高其它器件的密集度和可靠性，給使用者帶來極大方便。

(2)固定連接器

固定連接器又稱固定接頭或接線子，它能夠把兩個光纖端面結合在一起，以實現光纖與光纖之間的永久性連接。固定接頭的制作方法按其工作原理有熔接法、V形槽法、毛細管法、套管法等。光纖熔接機正朝著兩個方向發展：一是向全自動、多功能方向發展;二是向小型化、簡易化方向發展。目前普遍使用的全自動光纖熔接機設備笨重，價格昂貴。今后這一機型會朝著提高精度、降低成本、尤其是增加連接芯數的方向發展。于此同時，隨著光纖應用領域的擴大及用戶不同的需要，對光纖熔接技術的要求也逐漸趨于多樣化。因此，研制小型和超小型熔接機就成為第二個發展方向。同時致力于多芯光纖熔接機和保偏光纖熔接機的研究生產。

(3)光衰減器

光衰減器是光通信中發展最早的無源器件之一，目前已形成了固定式、步進可調式、連續可調式及智能型光衰減器四種系列。目前，光衰減器的市場越來越大。由于固定光衰減器具有價格低廉、性能穩定、使用簡便等優點，所以市場需求比可變光衰減器大一些。而可變光衰減器由于其靈活性，市場需求仍穩步增長。國外的光衰減器性能已達到高性能要求，目前國外的一些光學器件公司正在不斷開發各種新型光衰減器，以求獲得性能更高、體積更小、價格更適宜的實用化產品。

(4)無源光耦合器

光耦合器的研制、開發及應用已經歷了近四十年，目前基本形成了以熔融拉錐型器件為主、波導器件逐漸發展的局面。隨著光纖通信、光纖傳感技術、光纖CATV、局域網、光纖用戶網以及用戶接入網等的迅速發展，對光耦合器的需求會進一步增大。

(5)光隔離器

隔離器是一種光單向傳輸的非互易器件，它對正向傳輸光具有較低的插入損耗，而對反向傳輸光有很大的衰減作用。目前，光隔離器已經產生了一系列的器件，如陣列光隔離器、小型化光隔離器，還有一些隔離器與WDM、Tap、GFF等濾波器混合的器件，這些器件都已研制成功，并批量生產。到目前為止，自由空間型、偏振相關型隔離器應用較多，主要用于有源器件的封裝。

(6)光開關

隨著密集波分復用系統和全光通信網的使用，各結點上的信號交換直接在光域中完成，這就需要光開關。由于這些結點上進行交換的光纖和波長數量很多，所以這種光開關應當是大端口數的矩陣開關。因此，光開關的矩陣化和小型化是光開關發展的一個重要趨勢。

2、光電子器件發展趨勢及規模分析

(1)通信系統設備商與業內

主要的光電子元器件商將會更進一步地密切合作;光電子元器件處于光通信產業的上游，光電子元器件的先進性、可靠性和經濟性會直接影響到系統設備乃至整個網絡系統的技術水平和市場競爭力，因此系統設備廠商對光電子元器件的性能要求較高。目前，系統設備廠商為了提高系統設備的競爭力都加強了與光電子元器件廠商的合作，并積極支持元器件廠商的研發與生產。整體而言，擁有核心技術、規模生產能力和精良生產工藝的光電子元器件廠商在產業鏈的利益分配中會處于相對有利地位。

(2)智能化、小型化和集成化

在系統傳輸容量方面，新一代光電子器件的研究開發將更注重降低單位帶寬的傳輸成本，而不再一味追求單纖傳輸速率的突破。智能化光電子器件是光網絡設備降低運行維護費用、提高使用效率的關鍵。除此之外，光電子器件在光傳輸設備中的應用比例越來越大，對光電子元器件提出了更高的小型化要求。光電子元器件的小型化要求進一步促進了集成技術的發展，微機電系統(MEMS)是小型化和集成化的主要技術途徑之一。

據數據統計和預測，2015年全球光電子器件市場規模約為77.7億美元未來五年將保持9%的年均復合增長率，預計 2020年全球光電子器件的市場規模達到123億美元。為了支撐兩位數增長的網絡流量及云服務所需的基礎設施，數據通信板塊將是增速最快的細分市場，未來五年其CAGR 將達16%，到2019年該板塊市場規模將達42億美元。

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