燕北闲人
光通信技术具有大带宽、低损耗等优势，是现代通信的重要基础。近年来，随着网络强国战略、宽带中国战略、信息网络重大工程等的深入实施，我国光通信产业发展迅速。目前，物联网、VR/AR、高清视频等应用推动数据流量高速增长，电信网络持续升级，5G预商用部署在即，因此，光通信产业发展前景良好，但与此同时，我国光通信器件集中于中低端领域、高端产品受制于人的局面也不容忽视。
一、利好政策出台、电信传输网升级、数据中心建设、新一代技术涌现给我国光通信产业发展带来新的机遇
国家利好政策密集出台，为我国光通信产业发展提供了良好的环境。2016年3月，我国《十三五规划纲要》提出要加快构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施，推进信息网络技术广泛运用，具体包括完善新一代高速光纤网络、构建先进泛在的无线宽带网、加快5G等信息网络新技术开发应用、推进宽带网络提速降费等。2016年12月，发改委、工信部联合发布《信息基础设施重大工程建设三年行动方案》，提出要新建一批高速骨干线路、扩建一批宽带接入网络、升级一批应用基础设施和布局一批海外信息通道，不断提升我国信息基础设施整体水平和支撑能力，到2018年基本建成覆盖城乡、服务便捷、高速畅通、技术先进、安全可控的宽带网络基础设施。2016年12月，工信部发布《信息通信行业发展规划（2016－2020年）》，提出要构建新一代信息通信基础设施，包括推动高速光纤宽带网络跨越发展、基本实现行政村光纤通达、推进超高速大容量光传输技术应用、升级骨干传输网等。
电信传输网持续升级，将有效推动我国光通信产业的快速增长。固网方面，2017年我国超越日韩成为全球FTTH渗透率最高的国家，接入网改造取得阶段性成果，且接入网正在向10G PON升级；网络流量爆发性增长给城域网的承载能力带来巨大挑战，城域网迎来了新一轮升级过程，100G OTN下沉成为趋势；运营商100G骨干网已经展开全面建设，并逐步成为标准配置，在未来将进一步向400G升级。无线网络方面，2017年三大运营商预计新建4G基站67万个，年底将拥有4G基站381万个，此外，我国5G技术研发试验第三阶段工作已经展开，运营商5G网络预商用部署在即，由于5G将启用高频通信，微基站的使用量将大幅增加，据预测5G时代基站部署量将达到4G的两倍以上，而基站通信所需的移动前传网络和移动回传网络都需要大量使用光通信产品。固网和无线网络的升级将大幅提升光纤光缆、光器件等的需求量，从而有力助推我国光通信产业的发展。光纤光缆方面，中国移动2017-2018年带状光缆集采（第一批次）1249万芯公里、蝶形光缆集采（第一批次）337万芯公里，中国联通2017-2018年光缆集采5830万芯公里，中国电信2018年集采引入光缆400万芯公里、室外光缆集采5000万芯公里，而运营商集采是光纤光缆行业发展的重要推动因素。光器件方面，据LightCounting数据显示，2016年全球用于FTTx、移动前传和回传市场的光器件数量超过1.15亿，销售收入达到17亿美元，其中70%的器件部署在我国。
各类新型应用导致网络流量爆发，对数据中心光通信产品提出更大需求。4K/8K高清视频、直播、VR/AR等大带宽应用不断涌现，NB-IOT等技术催生物联网产业二次兴起，海量移动设备的接入导致网络流量呈现持续高速增长态势，据思科预测，2020年全球数据中心流量将增长到每年15.3ZB。流量爆发将有效推动数据中心在网络传输方面的需求,以视频服务提供商为例，为了降低视频延迟以提供更好的用户体验，数据中心必须具有更大的传输带宽和更高的传输速率，为了满足上述要求，需要对现有数据中心进行升级改造或新建更多的数据中心，从而提升了对光通信器件、模块及设备的使用需求。据Synergy Research数据显示，2017年底全球超大规模数据中心数量已经达到390个，其中，美国以44%的份额位居首位，我国以8%的份额位列全球第二，另一方面，据IDC圈数据显示,全球数据中心2012-2017年复合增长率为17.39%，而我国增长率则达到了39.57%，远超国际水平，因此，在高清视频、虚拟增强现实等新应用以及云计算、大数据等新技术的驱动下，我国数据中心产业仍然具有较大的发展空间，从而成为驱动光通信产业发展的重要突破点。
硅光等新一代光通信技术逐步成熟，可能为我国光通信产业发展提供换道超车的机遇。 硅光技术自从上世纪60年代提出以来，在大量科研机构、高校和企业的共同努力之下，已逐步从技术探索、技术突破进入今天的集成应用阶段。硅光技术可广泛应用于数据中心、电信传输、高性能计算等众多领域，比如在数据中心，基于硅光子的集成器件具备低成本、大批量生产、低功耗等优势，成为数据中心光网络中最有前景的解决方案。目前，Intel、IBM、Acacia等企业在硅光领域布局超前，推出了数款性能先进的硅光产品，华为、中兴、光迅等国内企业也在加紧硅光产品的研发进程。尽管硅光器件在未来光通信领域中具有诱人的发展前景，但与目前主流的三五族器件相比其性能优势尚未完全体现，且受限于严苛的生产工艺和高昂的封装成本，硅光市场尚未到达井喷期，这也为国内产业界加强技术储备、加紧产品研发提供了有利的窗口期，同时为我国光通信产业换道超车提供了潜在机遇。
二、产业大而不强、产业链发展不均衡成为我国光通信产业必须面对的挑战
近年来，我国光通信产业发展迅速，已经成为全球最大的光通信市场，并涌现出一批全球领先的光系统设备商，2016年，华为、中兴、烽火分别以24.6%、13.5%、6.5%的份额位居全球光网络设备市场的第1、第2和第5位，三家总份额接近全球半数。然而，在光通信市场和系统设备商大放光彩的背后，却隐藏着我国光通信产业大而不强、产业链发展不均衡的尴尬局面。
光通信产业大而不强，产品多集中于中低端。受限于技术等因素，国内光通信企业较多地集中于准入门槛低的中低端领域，比如，2016年我国光纤预制棒产能接近全球的50%，位居世界第一，但另一方面，在技术更加先进并且有可能广泛应用于400G传输系统的超低损耗光纤领域，目前国内仅有长飞公司可以实现量产。
产业链发展不均衡，高端产品严重依赖国外企业。在光器件领域，光迅、海信等国内企业目前仅可以量产10G及以下的有源芯片，25G、100G高速光电子器件几乎全部依赖进口，而在速率更高的400G/1T领域，国外企业已有相应样品展出，但国内尚处于理论设计阶段。高端产品缺失暴露了我国光通信产业发展不平衡的局面，一旦遭受国外限制可能给产业界带来严重的影响。
中国信息通信研究院
2009年，英国籍华人科学家高锟博士获得了诺贝尔物理学奖。高锟博士亦被人们誉为“光纤之父”。早在1966年，高锟博士及其同事霍克哈姆联合在PIEE杂志上发表了题为《光频率的介质纤维表面波导》的论文，从理论的角度分析并证明了人们利用光纤传输信息的可能性和技术途径。当时高锟博士在该论文中，针对“玻璃纤维导光时损耗高达1000dB/Km（1000分贝/每公里）”指出，“这么大的损耗不是石英玻璃光纤本身就有的基本特征之一，而是由于该材料中带有了杂质，如含有过度的铜、铁等金属离子，以及石英玻璃的拉制工艺不均匀，材料本身的损耗由瑞利散射决定，它随波长的四次方下降，损耗其实很低”。对此，高锟博士在该论文中提出的解决方法是，“对原材料提纯以制造出适用于长距离通信的低损耗光纤”。自那以后，人们方才完全打开（现代）光通信的大门。
（注释：左边这个人即为高锟，1933年出生于中国上海，后为英国籍华人科学家，2009年获得诺贝尔物理学奖，被人们尊称为“光纤之父”。）
光通信分为无线光通信和有线光通信，前者是人们用大气作为媒介以传输信息的无线通信方式，后者是指人们利用石英光纤或者塑料光纤传递信息的有线通信方式。而人们用光导纤维传输光波信号的通信方式，便是光纤通信。至于光通信在未来会有怎样的前景？若用一句最简单的话说则是，光通信有相当大的潜力。有在通信行业工作过多年的人甚至有这样的感言，“或许，将来真会有那么一天，人们不再用同轴电缆，不再用网线，所有数据都全部通过光来传输”。
为什么光通信有着相当大的潜力可供人们挖掘？
1876年，美国人亚历山大·贝尔就萌生了利用光波作为载波来传送语音信息的想法。1880年，贝尔用太阳光作光源，大气作为媒介，硒晶体作为光源接受器，成功完成了通话距离最长达213米的“光通话实验”。中国科普博览网站有与之相关的表述，“贝尔用弧光灯或者太阳光作为光源，光速通过透镜聚焦在话筒的震动片上，当人对着话筒讲话时，震动片随着话筒震动而使反射光的强弱随着话音的强弱作相应的变化，从而使话音信息‘承载’在光波上（该过程叫调制），在接收端，装有一个抛物面接收镜，它把经过大气传送过来的载有话音信息的光波反射到硅光电池上，硅光电池将光能转换成电流（该过程叫解调），电流送到听筒，就可以听到从发送端送过来的声音了”。
（注释：贝尔的光电话实验是现代光通信的雏形。）
然而，贝尔发明的这一光通信方式，对环境的要求非常高。一方面，太阳光、灯光等普通的可见光源，都不适合作为通信的光源。从通信技术的角度讲，这些光均带有“噪声”，即这些光的频率不稳定，不单一，光的性质很复杂（光不纯）。另一方面，光在大气中传播很受气象条件的影响。光以大气作为媒介传输时，有很大的损耗，若逢雨、雪和雾霾等天气，信号有可能中断。
1870年，英国物理学家延德尔在一次实验中发现了光可以沿水流传播。如果这股水流弯曲了，该水流中的光线也会随着这股水流“弯曲”。英国物理学家约翰·丁达尔对该现象的研究后得出，这是由光的全反射所造成的结果，即水等介质的密度高于周围的空气等介质，当光从水中射向空气中，若其折射角大于某个值时，光线便再度反射回水中。
从1920年到1950年间，人们发现，纤细的，有柔韧性的玻璃或者塑料光纤可用于导光。1955年，英国卡帕尼博士发明了有实际意义的玻璃光纤，纤维光学（学术）从此问世。1960年，美国科学家梅曼发明了红宝石激光器，从此人们便可获得与电磁波有着类似性质的且频率稳定的光源。玻璃光纤和激光器相继问世，使得人们看到了光通信的曙光。但要让光纤通信达到实用的目的，人们还得进一步提升光纤和激光器的性能。一直到19世纪60年代，人们用最好的光学玻璃制作出的光学纤维，在导光时损耗仍高达1000dB/Km。1966年，高锟博士及其同事霍克哈姆联合在PIEE杂志上发表《光频率的介质纤维表面波导》的论文，总算是为人们正确地指出了光纤导光时出现高损耗的缘由及研制通信用光纤的方向。之后，光纤通信产业得以兴起并发展。
1970年，美国康宁公司耗费数千万美金，率先研制出损耗仅为20dB/Km的光纤，人们开始进入到光纤通信的时代。从1970年开始，光纤的损耗越来越低。到1990年，光纤的损耗降到了0.14dB/Km，已十分接近石英光纤的理论损耗极限值0.1dB/Km。而1976年则是被通信业界的人士们定为光纤通信的元年。
光纤通信在通信行业中有着很重要的地位。过去就曾有人断言，“将来总有一天，光通信会取代有线和微波通信，而成为通信主流”。现如今，光纤通信已经是各通信网络的主要传输方式，且已有很多发达国家把光缆铺设到住宅前，实现了光纤到家庭，到办公室。
（注释：实验室中单条光纤的速度已达26Tbps，是传统网线的2.6万倍！！！）
光通信有传输频带宽，通信容量大，传输损耗低，中继距离长，抗干扰能力强，保密性好，重量轻且体积小（铺设方便）和寿命长（耐腐蚀且能节约有色金属资源）等优点。于是，光通信自然有着十分广泛的应用价值。借用一位行内人士的话说，“未来传输网络的最终目标是构建全光网络——在接入网、城域网、骨干网完全实现‘光纤传输代替铜线传输’”。光通信也有缺点，如光纤的质地脆，机械强度高，人们要用专门的工具设备来切割和接续光纤。不过，总体上看，这些缺点比起光通信的优点，已算不上什么了。
