燕北閒人
光通信技術具有大帶寬、低損耗等優勢，是現代通信的重要基礎。近年來，隨著網絡強國戰略、寬帶中國戰略、信息網絡重大工程等的深入實施，我國光通信產業發展迅速。目前，物聯網、VR/AR、高清視頻等應用推動數據流量高速增長，電信網絡持續升級，5G預商用部署在即，因此，光通信產業發展前景良好，但與此同時，我國光通信器件集中於中低端領域、高端產品受制於人的局面也不容忽視。
一、利好政策出臺、電信傳輸網升級、數據中心建設、新一代技術湧現給我國光通信產業發展帶來新的機遇
國家利好政策密集出臺，為我國光通信產業發展提供了良好的環境。2016年3月，我國《十三五規劃綱要》提出要加快構建高速、移動、安全、泛在的新一代信息基礎設施，推進信息網絡技術廣泛運用，具體包括完善新一代高速光纖網絡、構建先進泛在的無線寬帶網、加快5G等信息網絡新技術開發應用、推進寬帶網絡提速降費等。2016年12月，發改委、工信部聯合發佈《信息基礎設施重大工程建設三年行動方案》，提出要新建一批高速骨幹線路、擴建一批寬帶接入網絡、升級一批應用基礎設施和佈局一批海外信息通道，不斷提升我國信息基礎設施整體水平和支撐能力，到2018年基本建成覆蓋城鄉、服務便捷、高速暢通、技術先進、安全可控的寬帶網絡基礎設施。2016年12月，工信部發布《信息通信行業發展規劃（2016－2020年）》，提出要構建新一代信息通信基礎設施，包括推動高速光纖寬帶網絡跨越發展、基本實現行政村光纖通達、推進超高速大容量光傳輸技術應用、升級骨幹傳輸網等。
電信傳輸網持續升級，將有效推動我國光通信產業的快速增長。固網方面，2017年我國超越日韓成為全球FTTH滲透率最高的國家，接入網改造取得階段性成果，且接入網正在向10G PON升級；網絡流量爆發性增長給城域網的承載能力帶來巨大挑戰，城域網迎來了新一輪升級過程，100G OTN下沉成為趨勢；運營商100G骨幹網已經展開全面建設，並逐步成為標準配置，在未來將進一步向400G升級。無線網絡方面，2017年三大運營商預計新建4G基站67萬個，年底將擁有4G基站381萬個，此外，我國5G技術研發試驗第三階段工作已經展開，運營商5G網絡預商用部署在即，由於5G將啟用高頻通信，微基站的使用量將大幅增加，據預測5G時代基站部署量將達到4G的兩倍以上，而基站通信所需的移動前傳網絡和移動回傳網絡都需要大量使用光通信產品。固網和無線網絡的升級將大幅提升光纖光纜、光器件等的需求量，從而有力助推我國光通信產業的發展。光纖光纜方面，中國移動2017-2018年帶狀光纜集採（第一批次）1249萬芯公里、蝶形光纜集採（第一批次）337萬芯公里，中國聯通2017-2018年光纜集採5830萬芯公里，中國電信2018年集採引入光纜400萬芯公里、室外光纜集採5000萬芯公里，而運營商集採是光纖光纜行業發展的重要推動因素。光器件方面，據LightCounting數據顯示，2016年全球用於FTTx、移動前傳和回傳市場的光器件數量超過1.15億，銷售收入達到17億美元，其中70%的器件部署在我國。
各類新型應用導致網絡流量爆發，對數據中心光通信產品提出更大需求。4K/8K高清視頻、直播、VR/AR等大帶寬應用不斷湧現，NB-IOT等技術催生物聯網產業二次興起，海量移動設備的接入導致網絡流量呈現持續高速增長態勢，據思科預測，2020年全球數據中心流量將增長到每年15.3ZB。流量爆發將有效推動數據中心在網絡傳輸方面的需求,以視頻服務提供商為例，為了降低視頻延遲以提供更好的用戶體驗，數據中心必須具有更大的傳輸帶寬和更高的傳輸速率，為了滿足上述要求，需要對現有數據中心進行升級改造或新建更多的數據中心，從而提升了對光通信器件、模塊及設備的使用需求。據Synergy Research數據顯示，2017年底全球超大規模數據中心數量已經達到390個，其中，美國以44%的份額位居首位，我國以8%的份額位列全球第二，另一方面，據IDC圈數據顯示,全球數據中心2012-2017年複合增長率為17.39%，而我國增長率則達到了39.57%，遠超國際水平，因此，在高清視頻、虛擬增強現實等新應用以及雲計算、大數據等新技術的驅動下，我國數據中心產業仍然具有較大的發展空間，從而成為驅動光通信產業發展的重要突破點。
硅光等新一代光通信技術逐步成熟，可能為我國光通信產業發展提供換道超車的機遇。 硅光技術自從上世紀60年代提出以來，在大量科研機構、高校和企業的共同努力之下，已逐步從技術探索、技術突破進入今天的集成應用階段。硅光技術可廣泛應用於數據中心、電信傳輸、高性能計算等眾多領域，比如在數據中心，基於硅光子的集成器件具備低成本、大批量生產、低功耗等優勢，成為數據中心光網絡中最有前景的解決方案。目前，Intel、IBM、Acacia等企業在硅光領域佈局超前，推出了數款性能先進的硅光產品，華為、中興、光迅等國內企業也在加緊硅光產品的研發進程。儘管硅光器件在未來光通信領域中具有誘人的發展前景，但與目前主流的三五族器件相比其性能優勢尚未完全體現，且受限於嚴苛的生產工藝和高昂的封裝成本，硅光市場尚未到達井噴期，這也為國內產業界加強技術儲備、加緊產品研發提供了有利的窗口期，同時為我國光通信產業換道超車提供了潛在機遇。
二、產業大而不強、產業鏈發展不均衡成為我國光通信產業必須面對的挑戰
近年來，我國光通信產業發展迅速，已經成為全球最大的光通信市場，並湧現出一批全球領先的光系統設備商，2016年，華為、中興、烽火分別以24.6%、13.5%、6.5%的份額位居全球光網絡設備市場的第1、第2和第5位，三家總份額接近全球半數。然而，在光通信市場和系統設備商大放光彩的背後，卻隱藏著我國光通信產業大而不強、產業鏈發展不均衡的尷尬局面。
光通信產業大而不強，產品多集中於中低端。受限於技術等因素，國內光通信企業較多地集中於准入門檻低的中低端領域，比如，2016年我國光纖預製棒產能接近全球的50%，位居世界第一，但另一方面，在技術更加先進並且有可能廣泛應用於400G傳輸系統的超低損耗光纖領域，目前國內僅有長飛公司可以實現量產。
產業鏈發展不均衡，高端產品嚴重依賴國外企業。在光器件領域，光迅、海信等國內企業目前僅可以量產10G及以下的有源芯片，25G、100G高速光電子器件幾乎全部依賴進口，而在速率更高的400G/1T領域，國外企業已有相應樣品展出，但國內尚處於理論設計階段。高端產品缺失暴露了我國光通信產業發展不平衡的局面，一旦遭受國外限制可能給產業界帶來嚴重的影響。
中國信息通信研究院
2009年，英國籍華人科學家高錕博士獲得了諾貝爾物理學獎。高錕博士亦被人們譽為“光纖之父”。早在1966年，高錕博士及其同事霍克哈姆聯合在PIEE雜誌上發表了題為《光頻率的介質纖維表面波導》的論文，從理論的角度分析並證明了人們利用光纖傳輸信息的可能性和技術途徑。當時高錕博士在該論文中，針對“玻璃纖維導光時損耗高達1000dB/Km（1000分貝/每公里）”指出，“這麼大的損耗不是石英玻璃光纖本身就有的基本特徵之一，而是由於該材料中帶有了雜質，如含有過度的銅、鐵等金屬離子，以及石英玻璃的拉制工藝不均勻，材料本身的損耗由瑞利散射決定，它隨波長的四次方下降，損耗其實很低”。對此，高錕博士在該論文中提出的解決方法是，“對原材料提純以製造出適用於長距離通信的低損耗光纖”。自那以後，人們方才完全打開（現代）光通信的大門。
（註釋：左邊這個人即為高錕，1933年出生於中國上海，後為英國籍華人科學家，2009年獲得諾貝爾物理學獎，被人們尊稱為“光纖之父”。）
光通信分為無線光通信和有線光通信，前者是人們用大氣作為媒介以傳輸信息的無線通信方式，後者是指人們利用石英光纖或者塑料光纖傳遞信息的有線通信方式。而人們用光導纖維傳輸光波信號的通信方式，便是光纖通信。至於光通信在未來會有怎樣的前景？若用一句最簡單的話說則是，光通信有相當大的潛力。有在通信行業工作過多年的人甚至有這樣的感言，“或許，將來真會有那麼一天，人們不再用同軸電纜，不再用網線，所有數據都全部通過光來傳輸”。
為什麼光通信有著相當大的潛力可供人們挖掘？
1876年，美國人亞歷山大·貝爾就萌生了利用光波作為載波來傳送語音信息的想法。1880年，貝爾用太陽光作光源，大氣作為媒介，硒晶體作為光源接受器，成功完成了通話距離最長達213米的“光通話實驗”。中國科普博覽網站有與之相關的表述，“貝爾用弧光燈或者太陽光作為光源，光速通過透鏡聚焦在話筒的震動片上，當人對著話筒講話時，震動片隨著話筒震動而使反射光的強弱隨著話音的強弱作相應的變化，從而使話音信息‘承載’在光波上（該過程叫調製），在接收端，裝有一個拋物面接收鏡，它把經過大氣傳送過來的載有話音信息的光波反射到硅光電池上，硅光電池將光能轉換成電流（該過程叫解調），電流送到聽筒，就可以聽到從發送端送過來的聲音了”。
（註釋：貝爾的光電話實驗是現代光通信的雛形。）
然而，貝爾發明的這一光通信方式，對環境的要求非常高。一方面，太陽光、燈光等普通的可見光源，都不適合作為通信的光源。從通信技術的角度講，這些光均帶有“噪聲”，即這些光的頻率不穩定，不單一，光的性質很複雜（光不純）。另一方面，光在大氣中傳播很受氣象條件的影響。光以大氣作為媒介傳輸時，有很大的損耗，若逢雨、雪和霧霾等天氣，信號有可能中斷。
1870年，英國物理學家延德爾在一次實驗中發現了光可以沿水流傳播。如果這股水流彎曲了，該水流中的光線也會隨著這股水流“彎曲”。英國物理學家約翰·丁達爾對該現象的研究後得出，這是由光的全反射所造成的結果，即水等介質的密度高於周圍的空氣等介質，當光從水中射向空氣中，若其折射角大於某個值時，光線便再度反射回水中。
從1920年到1950年間，人們發現，纖細的，有柔韌性的玻璃或者塑料光纖可用於導光。1955年，英國卡帕尼博士發明了有實際意義的玻璃光纖，纖維光學（學術）從此問世。1960年，美國科學家梅曼發明了紅寶石激光器，從此人們便可獲得與電磁波有著類似性質的且頻率穩定的光源。玻璃光纖和激光器相繼問世，使得人們看到了光通信的曙光。但要讓光纖通信達到實用的目的，人們還得進一步提升光纖和激光器的性能。一直到19世紀60年代，人們用最好的光學玻璃製作出的光學纖維，在導光時損耗仍高達1000dB/Km。1966年，高錕博士及其同事霍克哈姆聯合在PIEE雜誌上發表《光頻率的介質纖維表面波導》的論文，總算是為人們正確地指出了光纖導光時出現高損耗的緣由及研製通信用光纖的方向。之後，光纖通信產業得以興起並發展。
1970年，美國康寧公司耗費數千萬美金，率先研製出損耗僅為20dB/Km的光纖，人們開始進入到光纖通信的時代。從1970年開始，光纖的損耗越來越低。到1990年，光纖的損耗降到了0.14dB/Km，已十分接近石英光纖的理論損耗極限值0.1dB/Km。而1976年則是被通信業界的人士們定為光纖通信的元年。
光纖通信在通信行業中有著很重要的地位。過去就曾有人斷言，“將來總有一天，光通信會取代有線和微波通信，而成為通信主流”。現如今，光纖通信已經是各通信網絡的主要傳輸方式，且已有很多發達國家把光纜鋪設到住宅前，實現了光纖到家庭，到辦公室。
（註釋：實驗室中單條光纖的速度已達26Tbps，是傳統網線的2.6萬倍！！！）
光通信有傳輸頻帶寬，通信容量大，傳輸損耗低，中繼距離長，抗干擾能力強，保密性好，重量輕且體積小（鋪設方便）和壽命長（耐腐蝕且能節約有色金屬資源）等優點。於是，光通信自然有著十分廣泛的應用價值。借用一位行內人士的話說，“未來傳輸網絡的最終目標是構建全光網絡——在接入網、城域網、骨幹網完全實現‘光纖傳輸代替銅線傳輸’”。光通信也有缺點，如光纖的質地脆，機械強度高，人們要用專門的工具設備來切割和接續光纖。不過，總體上看，這些缺點比起光通信的優點，已算不上什麼了。
