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1、特種光纖行業(yè)發(fā)展概況
特種光纖是除常規(guī)通信光纖以外的具有特殊功能的各類光纖的總稱,具有品類繁多及用途廣泛的特點。特種光纖行業(yè)發(fā)展歷程分為萌芽期、啟動期和高速發(fā)展期三個階段,1966-1977年為特種光纖行業(yè)的萌芽期,1977-1993年為特種光纖行業(yè)的啟動期,1993年至今為特種光纖行業(yè)的高速發(fā)展期。
摻稀土光纖為特種光纖的重要子類,作為光纖激光器、光纖放大器和光纖激光雷達的核心元器件,伴隨著下游器件的發(fā)展,摻稀土光纖的工作波長從最初的1μm擴展到2μm,單纖輸出功率從最初的毫瓦級發(fā)展到現(xiàn)在的萬瓦級,光纖結構從最初的單包層拓展到雙包層、三包層以及微結構光纖,同時量產(chǎn)制備技術也得到快速發(fā)展。
2、特種光纖行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈關系
(1)特種光纖行業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的地位和作用
特種光纖行業(yè)對于工業(yè)制造實現(xiàn)高質量轉型升級、提升光通信系統(tǒng)傳輸容量和速率、保障國防軍工等高端應用領域產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定供應和加速測量傳感下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展等具有重要意義。
(2)與上游行業(yè)之間的關聯(lián)性
特種光纖產(chǎn)業(yè)鏈上游包括原材料(石英管材、光纖涂料、稀土、化學品、工業(yè)氣體等)和生產(chǎn)設備(MCVD設備、光纖拉絲塔等)。制造過程要求原材料的純度和設備控制精度嚴格。近年來,國產(chǎn)廠商逐步突破技術壁壘,原材料和設備國產(chǎn)化進程加速,尤其是稀土、化學品和工業(yè)氣體已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化,石英管材和光纖涂料也在逐步替代進口,MCVD設備和光纖拉絲塔基本能滿足生產(chǎn)需求,光纖檢測設備處于驗證階段。
(3)與下游行業(yè)之間的關聯(lián)性
特種光纖作為關鍵增益介質,廣泛應用于光纖激光器、光纖放大器、光纖激光雷達等設備。隨著激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國產(chǎn)光纖激光器廠商崛起,特種光纖行業(yè)迎來廣闊市場機會。新興應用領域如人工智能、云計算、空間激光通信等驅動了市場需求的持續(xù)釋放,同時,車載激光雷達等測量傳感領域的快速增長也為行業(yè)擴容提供了動力。
特種光纖行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈圖
資料來源:普華有策
3、特種光纖行業(yè)細分產(chǎn)品概況
(1)摻鐿光纖
光纖激光器研究始于1970年,MCVD技術降低了光纖損耗。1988年,雙包層光纖的發(fā)明使高功率激光輸出成為可能。1999年,成功研制出單纖110W激光器,2004年IPG推出千瓦級光纖激光器,五年內突破萬瓦級。2013年,單纖輸出功率達20kW。國內方面,2009年西安光學精密機械研究所實現(xiàn)1kW輸出,2016年達10.1kW,2018年突破11.23kW,2022年達20kW。2015年后,國內企業(yè)實現(xiàn)中低功率摻鐿光纖量產(chǎn),逐步趕超高功率領域,部分企業(yè)已批量生產(chǎn)6kW-12kW激光器。未來,摻鐿光纖將提升輸出功率,優(yōu)化光效、光束質量和穩(wěn)定性,推動超高功率激光器在高端制造領域應用。
1985年,南安普頓大學成功研發(fā)了低損耗摻鉺光纖,推動了摻鉺光纖放大器在光通信中的應用。摻鉺光纖放大器提升了傳輸速率和距離,成為光纖通信的關鍵技術。隨著技術發(fā)展,增益帶寬由40nm擴展至48nm,傳輸波段從C波段延伸至L波段。自2019年起,國內企業(yè)開始批量生產(chǎn)C波段和L波段摻鉺光纖,并在2022年成功量產(chǎn)超寬帶L波段摻鉺光纖,打破了國外廠商的市場主導地位。未來,摻鉺光纖將在高帶寬、低噪聲、多波段一體化及空間激光通信等領域廣泛應用。
(3)摻鉺鐿光纖
南安普頓大學在2001-2007年間研發(fā)的摻鉺鐿光纖將激光輸出功率從16.8W提升到297W,但纖芯數(shù)值孔徑始終保持在0.2,光束質量未有顯著提升。相比增加輸出功率,提升光束質量更為關鍵。美國Nufern公司通過優(yōu)化光纖結構,將纖芯數(shù)值孔徑降至0.1,顯著改善光束質量,并生產(chǎn)出最大功率達到302W的摻鉺鐿光纖。Nufern占據(jù)了摻鉺鐿光纖大部分市場份額,美國還將此類光纖列入出口管制清單。經(jīng)過長期研發(fā),國內少數(shù)廠商突破國外壟斷,實現(xiàn)了批量生產(chǎn)。
未來,隨著高精度感知技術的不斷升級,對于激光雷達性能的要求也將逐步提高,摻鉺鐿光纖將向著更高的光束質量、輸出功率、光光效率方向發(fā)展。
4、進入本行業(yè)的主要壁壘
進入行業(yè)壁壘
資料來源:普華有策
5、行業(yè)技術水平特點及受限情況
(1)行業(yè)技術水平特點
特種光纖行業(yè)技術要求高、工藝難度大、研發(fā)周期長,涉及光電子學、材料科學、結構力學等多學科知識,需長期基礎研究與反復改進生產(chǎn)工藝。由于國際技術封鎖,國內企業(yè)依賴自身探索與經(jīng)驗積累,技術壁壘高。我國特種光纖產(chǎn)業(yè)起步較晚,與全球先進水平仍有差距,雖部分領域已接近國際水平,但整體差距仍大。隨著新基建等新型生產(chǎn)力推進,市場需求快速增長,亟需突破技術和產(chǎn)品的出口限制。
(2)行業(yè)受限情況
①出口產(chǎn)品管制
美國長期將特種光纖列入出口管制清單,特別是摻稀土光纖。根據(jù)《商業(yè)管制清單》規(guī)定,特定條件下的摻稀土光纖受管制,包括兩類:一是波長為975-1150nm、纖芯直徑≥25μm、數(shù)值孔徑<0.065的標準光纖;二是波長>1530nm、纖芯直徑≥20μm、數(shù)值孔徑<0.1的光纖。此外,國內激光器廠商采購6kW以上高功率摻鐿光纖時,審批繁瑣且供貨周期長,影響生產(chǎn)需求。
②出口對象管制
除直接產(chǎn)品管制以外,美國商務部制定的《出口管制條例》(ExportAdministrationRegulations,EAR)通過實體清單、未經(jīng)證實清單、被拒絕人清單以及最終軍事用戶清單等,對受轄企業(yè)的交易實施控制。其中,國內主要激光器廠商銳科激光、軍工科研院所客戶B被列入實體清單,包括特種光纖在內的供應鏈上游涉美貨物、原材料存在斷供風險。
6、特種光纖行業(yè)市場空間及行業(yè)發(fā)展態(tài)勢
特種光纖廣泛應用于先進制造、光通信、國防軍工和測量傳感等領域,市場需求持續(xù)增長。2023年全球特種光纖市場規(guī)模約20億美元,其中摻稀土光纖市場規(guī)模從2019年的5.8億美元增長至10億美元,年均增長15%。預計到2028年,全球市場將達到34億美元,摻稀土光纖市場規(guī)模有望達14億美元。
2023-2028年全球特種光纖及摻稀土光纖市場規(guī)模及預測(億美元)
資料來源:普華有策
隨著新智造、新基建等新質生產(chǎn)力的發(fā)展,我國特種光纖市場需求保持快速增長態(tài)勢,市場規(guī)模不斷擴大。國內特種光纖市場規(guī)模從2019年的43億元增長至2023年的76億元,2028年有望進一步攀升至131億元,其中摻稀土光纖2023年的市場規(guī)模為26億元,2028年預計增長至47億元。
2023-2028年中國特種光纖及摻稀土光纖市場規(guī)模及預測(億元)
資料來源:普華有策
7、特種光纖市場需求擴容的主要驅動力
(1)光通信
光通信以光信號為載體,通過光纖傳輸,利用光模塊實現(xiàn)電光轉換,光纖放大器用于增強信號。它具有大容量、遠距離、低成本、廣覆蓋、抗干擾等優(yōu)點,是大數(shù)據(jù)、云計算等技術的基礎。光纖放大器,尤其是摻鉺光纖放大器(EDFA),用于補償信號衰減,推動現(xiàn)代高速光通信的發(fā)展,具有大容量、低損耗、高保密性等特點。隨著算力和低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡需求增長,摻鉺光纖放大器的市場需求將加速。
A、光通信系統(tǒng)升級建設加速,推動特種光纖市場需求強勁增長
隨著信息技術的發(fā)展,光通信系統(tǒng)需升級以應對更高容量、速度和低時延的需求。400G光傳輸網(wǎng)憑借高傳輸速率、低能耗和成本優(yōu)勢,推動網(wǎng)絡發(fā)展。C6T+L6T超寬頻譜光纖放大器擴展C波段至L波段,滿足帶寬需求,支持400G升級。骨干網(wǎng)亟需從100G/200G升級至400G,支持長距高速互聯(lián)。隨著超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和5G/6G網(wǎng)絡的加速,光通信系統(tǒng)將面臨更高的容量、速率、時延和成本要求。預計到2028年,全球光纖放大器市場將達到41.61億美元,中國市場突破213億元。
B、低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設加速帶動空間激光通信技術應用,為特種光纖市場創(chuàng)造增量空間
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是一種新型網(wǎng)絡,能夠提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入,具有廣覆蓋、低時延、寬帶化等特點,已被納入我國新基建。低軌衛(wèi)星因其低軌道和低延遲的優(yōu)勢,能有效彌補地面網(wǎng)絡在偏遠地區(qū)的不足,推動空天地一體化6G網(wǎng)絡架構發(fā)展。激光通信技術,憑借其高速、抗干擾的特點,成為衛(wèi)星間通信的重要手段。激光通信終端是其核心設備,通過發(fā)射和接收激光信號實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,市場需求正快速增長,預計到2030年,激光通信終端市場規(guī)模將達到20.99億美元。光纖激光器和光纖放大器是空間激光通信的關鍵部件,隨著技術的成熟與商用化,將推動相關光纖需求增長。
(2)先進制造
激光技術是工業(yè)加工制造中重要的應用領域,具有高能量密度、加工精度高、材料變形小等優(yōu)勢,廣泛應用于汽車制造、航空航天、軍工、船舶等高端制造業(yè)。隨著技術的升級,激光微納加工如激光微焊接、精密切割等在新能源、消費電子、半導體等領域逐漸得到應用,特別是在光伏和鋰電行業(yè),激光加工技術成為關鍵工藝。我國光纖激光器市場穩(wěn)步增長,預計到2028年市場規(guī)模將達到192.2億元,國產(chǎn)光纖激光器的市場占比已達到86.2%,推動國內特種光纖行業(yè)持續(xù)增長。
(3)國防軍工
激光技術憑借良好的單一方向性、單色性以及能量高度聚集等優(yōu)良特性,在國防軍工領域得到廣泛應用,覆蓋激光武器、激光測距、激光制導、偵察定位等各個領域,是加快武器裝備現(xiàn)代化、推動武器裝備體系多元化的重要助力。以特種光纖為增益介質的光纖激光器具備高效率、高可靠性及高光束質量的優(yōu)勢,能夠產(chǎn)生毀傷目標所需的高能激光,被應用于激光武器領域。
A、激光武器在國防軍工領域發(fā)揮重要作用,加速特種光纖在國防軍工領域的深度應用
高能激光武器利用激光的熱效應和光電效應,能夠精準快速地打擊目標,具備隱蔽性和高效成本比,適用于防御、導彈攔截和衛(wèi)星對抗等現(xiàn)代戰(zhàn)場。激光武器系統(tǒng)由激光器、光束定向器和決策系統(tǒng)組成,其中光纖激光器因其高效可靠、光束質量好,成為關鍵技術。各國不斷加大軍事投入,推動激光器在軍事領域的發(fā)展,促進特種光纖市場需求增長。
B、激光測距在國防軍工領域應用深入,為特種光纖市場擴容注入新動力
激光測距是軍事領域最早和最成熟的技術之一,相比微波測距,激光測距具有更好的方向性、較高精度、遠測程、強抗干擾性和隱蔽性。激光雷達在高精度和成像方面優(yōu)勢明顯,廣泛應用于戰(zhàn)場偵察、火控、環(huán)境探測等。隨著光纖激光光源的應用,激光雷達的需求不斷增長,促進了特種光纖市場的發(fā)展。
(4)測量傳感
激光雷達通過發(fā)射激光束并探測回波信號來實現(xiàn)精確測量,隨著技術進步和應用成本降低,其市場規(guī)模持續(xù)增長。激光雷達在自動駕駛、無人駕駛、智能機器人等領域的應用不斷增加,全球市場規(guī)模預計從2019年的7億美元增長至2023年的65億美元,年復合增長率達70%。其中,光纖激光雷達因具備高光束質量、遠探測距離等優(yōu)點,成為車載激光雷達的重要技術,未來將推動相關市場進一步擴展。
8、行業(yè)競爭格局及主要企業(yè)
(1)國際廠商主導行業(yè)發(fā)展,綜合實力較強
目前,全球特種光纖市場的主要參與者多為歐美發(fā)達國家的行業(yè)巨頭或其全資子公司,如美國Nufern公司、nLIGHT公司(LASR.O)、OFS公司以及英國Fibercore公司等,上述企業(yè)擁有長期發(fā)展歷史以及深厚的技術、人才儲備,已實現(xiàn)特種光纖產(chǎn)品在下游領域的廣泛應用。
在產(chǎn)品布局方面,國際特纖廠商產(chǎn)品種類豐富,性能指標領先。在制造技術方面,國際特種光纖廠商已熟練掌握特種光纖的制造技術,產(chǎn)業(yè)化能力較強,其成熟產(chǎn)品對損耗、尺寸結構、光學指標的控制更加靈活、穩(wěn)定。
境外主要特種光纖企業(yè)
資料來源:普華有策
(2)國產(chǎn)廠商奮起直追,聚焦特定細分領域
我國特種光纖產(chǎn)業(yè)起步較晚,多數(shù)廠商根據(jù)自身業(yè)務特點在細分領域發(fā)力:武漢睿芯和長飛光纖布局摻稀土光纖,主要服務光纖激光器;長盈通專注慣性導航用無源保偏光纖。部分科研機構如中國電子科技集團二十三所、中科院上海光機所和西安光機所積極探索尖端技術。國產(chǎn)特種光纖在部分領域已取得突破,但整體仍落后于國際先進水平。行業(yè)集中度較高,長飛光纖、武漢睿芯、長進光子、烽火通信和長盈通占市場約35%。
境內主要特種光纖企業(yè)
資料來源:普華有策
《2025-2031年特種光纖行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈細分產(chǎn)品調研及前景研究預測報告》,涵蓋行業(yè)全球及中國發(fā)展概況、供需數(shù)據(jù)、市場規(guī)模,產(chǎn)業(yè)政策/規(guī)劃、相關技術、競爭格局、上游原料情況、下游主要應用市場需求規(guī)模及前景、區(qū)域結構、市場集中度、重點企業(yè)/玩家,企業(yè)占有率、行業(yè)特征、驅動因素、市場前景預測,投資策略、主要壁壘構成、相關風險等內容。同時北京普華有策信息咨詢有限公司還提供市場專項調研項目、產(chǎn)業(yè)研究報告、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、項目可行性研究報告、專精特新小巨人認證、市場占有率報告、十五五規(guī)劃、項目后評價報告、BP商業(yè)計劃書、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、藍白皮書、國家級制造業(yè)單項冠軍企業(yè)認證、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務。(PHPOLICY:MJ)