原材料和高端装备国产化迫在眉睫政策助力下特种光纤行业自主研发脚步加快

2023-04-18 16:46

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一、特种光纤行业概述、分类及产业链图解

特种光纤是指在特定的波长上使用,为了实现某特种功能而设计制造的光纤。特种光纤品种繁多，主要分为有源及无源器件用特种光纤、激光器用特种光纤和光纤传感器用特种光纤三大类。

资料来源：观研天下整理

根据观研报告网发布的《中国特种光纤行业现状深度调研与发展前景预测报告（2023-2030年）》显示，特种光纤的产业链上游为原材料制造商和特种光纤生产设备制造商。主要原材料包括工业气体、光纤预制棒、管材、光纤涂覆材料等。下游为光纤环、光纤传感器等光器件制造商，以及光器件应用的光纤陀螺系统、光纤传感系统等系统产品提供商，最终应用于军工、航天、通信、海洋、电力、轨道交通等领域。

特种光纤的产业链上游为原材料制造商和特种光纤生产设备制造商。主要原材料包括工业气体、光纤预制棒、管材、光纤涂覆材料等。下游为光纤环、光纤传感器等光器件制造商，以及光器件应用的光纤陀螺系统、光纤传感系统等系统产品提供商，最终应用于军工、航天、通信、海洋、电力、轨道交通等领域。

资料来源：观研天下整理

二、我国特种光纤起步晚，市场参与厂商较少

在全球数字化、智能化程度不断提升，电子信息应用场景不断泛化的背景下，美国、日本、欧洲地区一些国家早在2007年就开始积极布局特种光纤市场。相较国外而言，我国特种光纤行业起步较晚，从2014年发展至今仅经历了9年，时间较短。因此，目前我国特种光纤市场参与者较少，主要包括传统光纤生产商、特种光纤生产商和研究机构三类市场主体。

我国特种光纤行业市场主要参与者

厂商类别	企业名称	企业简介	主要产品
传统光纤厂商	长飞光纤	是光纤预制棒、光纤和光缆供应商，主要生产和销售通信行业广泛采用的各种标准规格的光纤预制棒、光纤、光缆。	保偏光纤、掺镱光纤、掺铒光纤、耐高温光纤、光子晶体光纤、无源匹配光纤、旋转光纤、抗辐射光纤、耦合光纤
	烽火通信	是信息通信网络产品与解决方案提供商。自1999年成立至今，始终专注于全球信息与通信事业的进步与发展。	保偏光纤、掺镱光纤、掺铒光纤、特殊截止波长光纤、耐高温光纤、光子晶体光纤、无源光纤、传能光纤
	亨通光电	是服务于光纤光网和电力电网及网络建设运营、金融投资、新能源、新材料等多元领域的国家级创新企业，专注于光纤通信和电力传输领域，构筑形成光纤通信和量子通信全产业链及自主核心技术。	耐高温光纤、掺镱光纤、激光光纤
特种光纤厂商	长盈通光电	主要从事特种光纤光缆、特种光器件、新型材料、高端装备和光电系统等五大类产品的研发、生产和销售；专注光纤领域，积极进行上下游拓展，已经形成涵盖特种光纤、光器件(含保偏光纤环)、机电设备的产品布局。	细径保偏光纤、抗弯单模光纤、旋转光纤、多芯光纤
	武汉睿芯	主要从事光纤、特种光纤及光学及光电子元器件的研究、开发、生产、销售、维修服务、技术咨询。	保偏光纤、掺镱光纤
	先品光子	从事用于光纤传感觉器、光纤激光器和各类光纤器件等领域的特种光纤研发、生产及销售的领先制造商；具备特种光纤的批量生产及特殊定制能力。	特种光纤预制棒制备、光纤拉丝全套核心生产工艺技术和设备
	武汉安扬激光	拥有光纤种子激光源的产生和诊断、高功率高能量全光纤保偏光纤放大器设计及光纤制造、波长转换技术等关键技术，部分生产所需核心技术，已成功申请专利保护。	保偏光纤放大器
研究机构	中国电子科技集团公司第二十三研究所	是国内最大的专业研究光、电信息传输线及光纤传感技术的应用研究所，也是从事各种光、电信息传输线、连接器及组件、光纤、光缆、光器件、光纤传感器、光电传输系统和线缆专用设备研究、开发和批量生产的科研机构。	-
研究机构	天津电子材料研究所	形成半导体材料、特种光纤及器件、功能基板及陶瓷材料、电子材料检测分析、电子工业仪表和电子专用设备五大专业技术领域，并建有中国电子科技集团公司新型半导体晶体材料技术重点实验室。	-

资料来源：观研天下整理

三、新基建推动特种光纤应用领域需求释放，市场规模将持续增长

特种光纤由于其材料掺杂、结构设计、工艺、传输波长、光学性能、机械和环境性能都具有特殊性，在国防军工、航空航天、能源、电力、医疗等领域得到广泛应用。

中国特种光纤应用领域

应用领域	所需特种光纤产品
航空航天	保偏光纤、耐高温光纤、弯曲不敏感光纤、抗辐射光纤、紫外光纤均是航空航天光纤陀螺的核心器件
国防军工	光纤陀螺仪为惯性导航系统的核心部件，对导弹和导弹防御系统的高精度导航制导起着重要作用。光纤陀螺用光纤环由特种光纤中的保偏光纤绕制而成。
医疗	特殊孔径、大芯径光纤和光纤传感产品广泛应用于激光手术、激光成像以及医学传感。
轨道交通	依托特种光纤在高温、高湿、易爆等恶劣环境下所具有的数据传输优势,能够实现对交通轨道温度、应力和振动的实时监测，确保交通轨道安全运行。
电力	在特高压领域，特种光纤在直流输电测量和控制系统中已经得到广泛应用。
5G	骨干网超低损耗大有效面积G.654E光纤，应用于数据中心的OM5光纤、少模光纤，物联网领域的光纤传感器用传感光纤。相比传统的G.652光纤，G.654.E光纤无电中继距离优势明显，可以延长无电中继传输距离，能达900km以上，减少中继站设置，并具有抗微弯性能。
能源	在能源传输方面，振动传感光纤在长距离能源管道监测中得到大量运用。

资料来源：观研天下整理

2022年随着新冠疫情的放开，我国持续发力新基建投资，新基建主要涉及5G基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通等多个领域。2022年24个省市发布超12万亿元年度重大项目投资计划，并下发3.65万亿元专项债用于新基建投资，预计2022年新基建投资规模在3万亿元，同比增长超过10%；2023年新基建投资规模会达到3.19万亿元，同比增长6.3%。

数据来源：观研天下数据中心整理

在5G、特高压、轨道交通、工业互联网等新基建重点建设中，特种光纤由于具备复杂环境下的海量数据传输能力成为这些领域建设必不可少的材料。因此，新基建投资规模的增长推动了特种光纤在特高压、轨道交通、5G等领域需求的快速释放，市场需求将持续增长。截至2021年，我国特种光纤市场规模达120.3亿元，同比增长17.83%，预计2024年中国特种光纤市场规模将达到187.4亿元，年复合增长率13.9%。

数据来源：观研天下数据中心整理

四、部分核心技术仍未掌握，原材料和高端设备国产化迫在眉睫

随着我国特种光纤市场规模不断扩大，近些年在相关政策支持下，我国特种光纤技术部分领域实现了突破。例如，光纤陀螺用保偏光纤市场基本被国内厂商占据；波导及耦合光纤已全面实现国产化，且产品技术与国际先进水平差距不大。

但由于特种光纤具有技术要求高、工艺难度大的特点，再加上自2007年以来，美国对我国高科技出口进行严格管控，限制出口的20类产品清单中明确包含特种光纤，部分核心技术仍掌握在美国、日本等国家，我国特种光纤一些原材料及高端装备还是需要依赖进口，关键设备和原材料研发能力的欠缺成为阻碍我国特种光纤行业发展的关键，造成当前我国几大类特种光纤产品的发展水平不均衡，原材料和生产设备国产化迫在眉睫。

中国特种光纤产品发展水平

产品名称	发展水平
掺稀土类光纤	国产光纤仅有掺镱、铒、铥等几种元素的光纤产品，但国外厂商除了上述产品之外，还发布了掺钕、钬等稀土元素，以及两种及以上稀土元素共掺的光纤产品
掺铒光纤（EDF）	国内市场上，EDF的大部分市场份额仍被外国厂商占据
掺镱光纤(YDF)	国产中低功率YDF已开始量产，正在高功率产品方面奋起直追
陀螺用保偏光纤	因国际禁运，市场被国内厂商占据
器件用保偏光纤	已实现小部分国产化，但大部分市场由国外厂商占据
耦合光纤	已能全面实现国产化，且产品技术指标与国际先进水平差距不大，甚至部分技术指标已为国际领先
抗辐射、耐高温、抗旋转、抗弯光纤	国产产品已占据了一定的市场份额；但在超高温等特殊领域，国外厂商仍居于主导地位

资料来源：观研天下数据中心整理

五、国家和地方政策助力，行业自主研发脚步加快

特种光纤属于我国“卡脖子”关键技术，属于光纤行业的细分领域。近些年来，光纤行业受到国家的高度重视和国家产业政策的重点支持。国家和地方政府陆续出台多项政策，鼓励光纤行业发展与创新。例如国家出台《“十四五”国家信息化规划》、《“十四五”推进农业农村现代化规划》等政策规划促进我国网络建设和通信基础设施建设，推动光纤行业发展，为企业提供良好的生产经营环境。此外，广东、天津、昆明等省市也出台《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》、《天津市科技创新“十四五”规划的通知》等相应规划，响应国家号召，鼓励企业提升自主创新能力，加快特种光纤技术研发，突破关键核心技术，尽早实现原材料和生产设备国产化。

2021年以来我国特种光纤行业政策

发布时间	发布部门	政策名称	具体内容
2021.04	昆明市人民政府	《昆明市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要的通知》	提出强化“光”产业，利用本地原材料优势，重点培育发展光纤光缆、有机发光材料及红外光学元件、半导体照明器件、OLED微型显示，打造昆明光电子材料产业集群
2021.07	广东省人民政府	《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》	围绕光纤激光器和半导体激光器生产、增材制造装备制造等产业重点环节，重点研制大模场光纤、高品质晶体等专用材料，高功率合束器、光纤光栅等核心零部件，半导体激光器、万瓦级工业用光纤激光器等关键器件。
2021.08	天津市人民政府	《天津市科技创新“十四五”规划的通知》	要求推动光功能晶体、超导材料、特种光纤、稀土永磁/光功能/催化材料、纳米材料等技术研发。
2021.11	工信部	《“十四五”国家信息通信行业发展规划》	到2025年，建成全球规模最大的5G独立组网网络，实现城市和乡镇全面覆盖、行政村基本覆盖、重点应用场景深度覆盖；千兆光纤网络实现城乡基本覆盖。
2021.12	中央网络安全和信息化委员会	《“十四五”国家信息化规划》	到2025年1000M及以上速率的光纤接入用户6000万户；加快建设农村新一代信息基础设施,深化农村光纤宽带、移动宽带覆盖。
2022.01	国务院	《“十四五”数字经济发展规划》	加快建设信息网络基础设施，有序推进骨干网扩容，协同推进千兆光纤网络和网络基础设施建设，推动5c商用部署和规模应用，前瞻布局第六代移动通信(6G) 网络技术储备。
2022.02	国务院	《“十四五”推进农业农村现代化规划》	推动农村千兆光网、5G、移动物联网与城市同步规划建设提种农村宽带网络水平。
2023.02	中共中央、国务院	《数字中国建设整体布局规划》	提出要夯实数字中国建设基础，打通数字基础设施大动脉。加快5G网络与千兆光网协同建设，深入推进IPy6规模部署和应用。

资料来源：观研天下整理

六、龙头企业和科研机构成创新领头羊，率先攻破“卡脖子”关键技术

虽然我国特种光纤起步较晚，技术与欧美国家仍有较大差距，但为避免我国特种光纤行业陷入外国技术封锁限制的被动局面，政策鼓励行业创新研发，长盈通、武汉瑞芯等特种光纤龙头企业和科研机构开启了核心技术自主研发之路，率先攻破“卡脖子”关键技术，实现原材料光纤预制棒、光纤放大器的国产化，具备自我生产特种光纤全套设备的能力，助推我国特种光纤行业加快实现产业链全过程国产化、量产化。

中国特种光纤主要龙头企业和科研机构相关创新

企业名称	技术创新及承研项目	具体成果
长盈通	成立和建设新型材料部、特种光纤与器件实验室和光器件事业部，掌握光纤环和特种光纤相关产品的核心技术，成功研制热固化胶、绕环设备、保偏光纤等产品，拓展光纤环产业链上下游，逐步具备“环-纤-胶-模块-设备”全套研发生产能力。作为承研单位参与2016 年“十三五”共用技术预研项目、2017 年“十三五”领域基金重点项目与光纤环圈用粘合胶项目。同时,针对航天用光纤陀螺系统中对光纤的特殊需求,长盈通也成功制造出单模和保偏两类光子晶体光纤产品。	拥有完整的特种光纤制备平台,并获得各类专利百余项。核心产品是应用于光纤陀螺的光纤环等产品,打通了产品上下游产业链，并广泛应用于航空航天、智能电网和海洋监测等行业,建成国内第一个特种光纤产业园。
长飞光纤	掌握光纤预制棒、光纤、光缆全部生产关键技术，经过十年努力开发出具有完全自主知识产权的VAD+OVD工艺与设备平台，并在湖北潜江打造全球最大光纤预制棒生产基地，实现规模化生产。作为承研单位参与光纤光缆类“973计划”、“863计划”、国家科技支撑计划等科研项目，已累计申请专利1000余项，获得国内外专利900余项，棒纤领域专利数量是全国第一。	光纤预制棒、光纤、光缆三大主营业务连续6年保持全球第一；是全球唯一掌握三种主流光纤预制棒制备技术的企业，技术处于全球最高水平。
湖北省特种光纤工程研究中心	用4年时间开发光纤绕环设备，在2017年开发属于自己的光纤拉丝塔，所有的功能都是采用了国产的产品；研发出多芯光纤，使得多个纤芯就可以携带回来更多的信息，监测大型建筑物、水坝等的震动和形变。	在国内首次实现了微结构光纤的量产，这是中国光纤的新领域，特种光纤的一大突破。
武汉睿芯	在国内率先掌握从光纤预制棒制备、稀土掺杂、拉丝到光纤测试的全部核心工艺技术，自主研制的纤芯各项技术指标已与国外同类产品相当，并已通过可靠性测试；并自主研发1.5微米光纤放大器，该技术可用于激光雷达、通讯和激光医疗领域。	填补了我国在光纤放大器国产产业链的上游空白，并且可实现下游产业制造成本的大幅度下降。