一、鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)定義及分類
電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)是電光效應(yīng)，通過控制外電場來改變晶體折射率或雙折射率，從而改變輸出光波的相位或強度（振幅），通常稱為相位調(diào)制和強度（或振幅）調(diào)制。相位調(diào)制不該變光的偏振態(tài)，只改變光的相位。強度調(diào)制是通過改變晶體的折射率，來改變光的偏振態(tài)，經(jīng)過檢偏器后，實現(xiàn)振幅調(diào)制。利用電光效應(yīng)可以對透過介質(zhì)的光束進行幅度、相位或頻率的調(diào)制，構(gòu)成電光調(diào)制器。
鈮酸鋰光調(diào)制器是鈮酸鋰材料制造的光調(diào)節(jié)器。鈮酸鋰光調(diào)制器，是利用鈮酸鋰晶體的電光效應(yīng)制造而成的光調(diào)制器，是實現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件。鈮酸鋰光調(diào)制器具有頻帶寬、響應(yīng)速度快、插入損耗低、信噪比高、半波電壓低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，是主流電光調(diào)制器產(chǎn)品之一，被廣泛應(yīng)用在光通信、光纖傳感器、微波光子等領(lǐng)域，市場需求穩(wěn)定增長。
根據(jù)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，鈮酸鋰調(diào)制器可分為直線波導(dǎo)（相位調(diào)制器）、MZ干涉儀（強度調(diào)制器）、Y波導(dǎo)（應(yīng)用于光纖陀螺）、雙路MZ干涉儀（IQ調(diào)制器）。
鈮酸鋰調(diào)制器按波導(dǎo)結(jié)構(gòu)分類
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經(jīng)過多國研究機構(gòu)的不斷努力，鈮酸鋰調(diào)制器一步一步地向著尺寸更小，速率更高，帶寬更大，驅(qū)動電壓更低的方向發(fā)展。從各個方向上對比不同鈮酸鋰調(diào)制器的性能。
不同材料的鈮酸鋰調(diào)制器性能對比
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二、鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)的發(fā)展歷程
鈮酸鋰在電光調(diào)制方面的相關(guān)研究早在1979年就開始了，鈮酸鋰材料在光信號調(diào)制方面一直發(fā)揮著巨大的作用。
國外對鈮酸鋰調(diào)制器的研究起步早，許多研究機構(gòu)對鈮酸鋰材料的研究已經(jīng)持續(xù)了幾十年，相關(guān)技術(shù)及理論基礎(chǔ)領(lǐng)先很多，在鈮酸鋰調(diào)制器的生產(chǎn)應(yīng)用及改良優(yōu)化方面一直保持著世界前列的領(lǐng)先地位。
國內(nèi)從80年代以來開始對LiNbO3 調(diào)制器進行研究，國內(nèi)電子44所、清華 大學(xué)、上海交大、電子科技大學(xué)等單位積極開展了鈮酸鋰調(diào)制器的理論與實驗研究。1996年清華大學(xué)報道了所研究的波長為1.55μm，3dB帶寬為15GHz, 半波電壓5.6v，消光比達21dB的高速電光調(diào)制器。電子44所在軍工任務(wù)的推動下完成了6GHz帶寬的調(diào)制器的研制工作，其光波導(dǎo)的傳輸損耗小于 0.5dB/cm，半波電壓4.5v，消光比優(yōu)于－20dB，插入損耗小于5dB。此外其他一 些單位分別從理論與工藝實驗等方面進行了研究。
2015年，山東大學(xué)成功制作了基底為鈮酸鋰材料的鈮酸鋰薄膜，采用的是離子鍵合方法，同年在X切LNOI上使用質(zhì)子交換方法制備出了相位調(diào)制器。
2017至2018年，哈佛大學(xué)的C.Wang研究組在此方向上陸續(xù)發(fā)表了多個成果，包括采用優(yōu)化的氬離子刻蝕技術(shù)在LNOI上制備了傳輸?shù)椭?.03dB/cm的光波導(dǎo)，制作出了納米級的鈮酸鋰調(diào)制器，且成品帶寬達到15GHz，低半波電壓的微環(huán)形諧振器和小型化馬赫-曾德爾干涉儀組成的鈮酸鋰調(diào)制芯片等，證明了在這個方向上得到高性能的新型鈮酸鋰調(diào)制器的可行性。
2021年，Marko Loncar 課題組在之前工作的基礎(chǔ)上，采用容性加載行波電極，在石英襯底的TFLN平臺上實現(xiàn)了微波損耗降低約3倍的高性能調(diào)制器，再次打破了LNOI帶寬-電壓的上限。
富士通(Fujitsu)公司在2021年推出TFLN調(diào)制器，并聚焦130 Gbuad相干驅(qū)動模塊，實現(xiàn)了調(diào)制損耗低、封裝尺寸小、帶寬可達到65 GHz。對比磷化銦調(diào)制器，TFLN調(diào)制器具有工作帶寬更寬，溫度敏感性更低的特點，通常支持C波段內(nèi)寬帶工作，且可以免除制冷器，從而降低成本和尺寸。
鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)的發(fā)展歷程
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三、鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)發(fā)展環(huán)境分析
1、行業(yè)管理體制分析
行業(yè)由國家發(fā)展和改革委員會、工信部等行業(yè)主管部門進行宏觀調(diào)控，并由行業(yè)協(xié)會進行自律管理。
國家發(fā)展和改革委員會主要職責(zé)為綜合研究擬定經(jīng)濟和社會發(fā)展政策，對宏觀經(jīng)濟運行、國家經(jīng)濟安全和總體產(chǎn)業(yè)安全提出政策建議，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)解決經(jīng)濟運行中的重大問題。
工信部是我國工業(yè)行業(yè)管理部門，其下屬的國防科工局是軍工行業(yè)主管部門。工信部的主要職責(zé)是擬定并組織實施工業(yè)行業(yè)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策和標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測工業(yè)行業(yè)日常運行，推動重大技術(shù)裝備發(fā)展和自主創(chuàng)新，承擔(dān)振興裝備制造業(yè)組織協(xié)調(diào)的責(zé)任，組織擬訂重大技術(shù)裝備發(fā)展和自主創(chuàng)新規(guī)劃、政策，依托國家重點工程建設(shè)協(xié)調(diào)有關(guān)重大專項的實施，推進重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化，指導(dǎo)引進重大技術(shù)裝備的消化創(chuàng)新，指導(dǎo)推進信息化建設(shè)，協(xié)調(diào)維護國家信息安全等。
中國電子元件行業(yè)協(xié)會是由電子元件行業(yè)的企（事）業(yè)單位自愿組成的，行業(yè)性的、全國性的、非營利性的社會組織，主要協(xié)助政府開展行業(yè)管理工作，幫助培育維護良好的電子元件產(chǎn)業(yè)市場環(huán)境，發(fā)揮政府、會員、市場間的橋梁和紐帶作用，促進電子元件行業(yè)健康發(fā)展。
2、行業(yè)法律法規(guī)
鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)相關(guān)法律法規(guī)及產(chǎn)業(yè)政策
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本文內(nèi)容摘自智研咨詢發(fā)布的《中國鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)市場運行態(tài)勢及投資發(fā)展?jié)摿蟾?/a>》
四、鈮酸鋰光調(diào)制器產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)分析
1、產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
鈮酸鋰光調(diào)制器產(chǎn)業(yè)鏈上游原材料包括鈮酸鋰、封裝管殼材料、涂覆層材料、包層材料、光刻機、刻蝕機等其他上游原材料；中游為鈮酸鋰光調(diào)制器制造行業(yè)；鈮酸鋰光調(diào)制器下游可廣泛應(yīng)用于光通信領(lǐng)域、光纖傳感器領(lǐng)域、微波光子領(lǐng)域等多個行業(yè)。
鈮酸鋰光調(diào)制器產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
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2、與上下游之間的關(guān)聯(lián)性
鈮酸鋰光調(diào)制器制造行業(yè)的主要原材料為鈮酸鋰、封裝管殼材料、涂覆層材料、光刻機、刻蝕機等。該等上游原料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品價格的波動對鈮酸鋰光調(diào)制器制造業(yè)的生產(chǎn)有著重要影響。上游產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展保障了原料的充裕供應(yīng)，可以確保鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)快速發(fā)展所需原材料的穩(wěn)定；同時上游行業(yè)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的大力發(fā)展，生產(chǎn)工藝的進步，有利于加速鈮酸鋰光調(diào)制器產(chǎn)品質(zhì)量的提高，推動鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)中高端產(chǎn)品的發(fā)展。
目前，下游光通信領(lǐng)域、光纖傳感器領(lǐng)域、微波光子領(lǐng)域行業(yè)持續(xù)增長，為鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了優(yōu)質(zhì)的市場環(huán)境。另一方面，從行業(yè)發(fā)展規(guī)劃來看，下游光通信領(lǐng)域、光纖傳感器領(lǐng)域、微波光子等行業(yè)受國家政策鼓勵進入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級周期，對高端產(chǎn)品的需求占比明顯提升，鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)高端產(chǎn)品市場被打開，產(chǎn)品利潤以及行業(yè)研發(fā)積極性被激活，有望吸引更多的高新技術(shù)人才進入本行業(yè)，為鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)的研發(fā)生產(chǎn)注入新的活力，推動鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、市場規(guī)模等方面創(chuàng)造強勁動力。
五、鈮酸鋰光調(diào)制器市場現(xiàn)狀分析
隨著下游通信業(yè)、數(shù)據(jù)中心等主要行業(yè)的持續(xù)發(fā)展壯大，5G、激光等新技術(shù)的應(yīng)用帶來各行業(yè)高速、高帶寬的光調(diào)制需求，帶動行業(yè)市場需求總體呈現(xiàn)出明顯的高速增長態(tài)勢，我國鈮酸鋰調(diào)制器行業(yè)需求量自2016年的13.6萬塊/件增長至2022年的44.7萬塊/件，年均復(fù)合增長率達21.93%。
2016-2022年中國鈮酸鋰調(diào)制器需求量走勢
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從市場規(guī)模來看，由于價格影響，行業(yè)的規(guī)模增速較需求量增長相對較慢，但也保持了較高的增速，2022年我國鈮酸鋰光調(diào)制器市場規(guī)模達50.15億元。其中傳統(tǒng)的以鈮酸鋰晶體為核心材料的體器件仍是行業(yè)最大的細(xì)分市場，被廣泛的應(yīng)用于中長期距離光通信、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)、航天軍工等領(lǐng)域；鈮酸鋰薄膜器件由于其較小的體積，比傳統(tǒng)鈮酸鋰光子器件更高的速度和更低的驅(qū)動電壓更容易實現(xiàn)各類集成器件，備受業(yè)界青睞，在光模塊，激光雷達以及其他高性能光學(xué)傳感器中滲透率逐步提升，實現(xiàn)了高速發(fā)展。
2016-2022年中國鈮酸鋰光調(diào)制器市場規(guī)模走勢
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我國鈮酸鋰光調(diào)制器生產(chǎn)規(guī)模保持較高的增長速度，但行業(yè)國產(chǎn)化率仍處于較低的水平，目前約為15.9%左右。
2016-2022年中國鈮酸鋰光調(diào)制器國產(chǎn)化率走勢
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六、鈮酸鋰光調(diào)制器市場競爭格局分析
傳統(tǒng)鈮酸鋰調(diào)制器行業(yè)競爭格局較為穩(wěn)定，我國電信級鈮酸鋰系列高速調(diào)制器器件基本依賴進口。由于鈮酸鋰系列高速調(diào)制器芯片及器件行業(yè)壁壘較高，全球僅有三家主要供應(yīng)商可以批量供貨，分別是Lumentum、日本的Fujitsu（富士通）和日本的Sumitomo（住友集團）。2020年光庫科技通過收購Lumentum相關(guān)產(chǎn)品線進入該領(lǐng)域，目前是國內(nèi)少數(shù)可以提供鈮酸鋰技術(shù)的廠家之一。
全球鈮酸鋰調(diào)制器市場主要參與者
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目前我國鈮酸鋰光調(diào)制器相對集中，北京、長三角與珠三角地區(qū)是最為主要的生產(chǎn)地，這些地區(qū)普遍形成了從鈮酸鋰晶體材料、到鈮酸鋰有源器件與相關(guān)下游設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)集群。
我國鈮酸鋰光調(diào)制器主要企業(yè)分布
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七、鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)進入壁壘分析
不同于半導(dǎo)體行業(yè)的結(jié)構(gòu)化分工模式，目前光電子行業(yè)，尤其是鈮酸鋰調(diào)制器行業(yè)，全球主流公司均采用IDM模式。IDM模式意味著公司需要具備從設(shè)計、制造、封裝測試到銷售的全系列能力。鈮酸鋰調(diào)制器類產(chǎn)品設(shè)計難度大、工藝極其復(fù)雜。在設(shè)計、制造工藝、封裝等各個環(huán)節(jié)，均存在較高的門檻，屬于技術(shù)高、資金重，周期長的行業(yè)，較難有輕資產(chǎn)公司走出來。
鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)進入壁壘分析
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八、鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)發(fā)展趨勢及策略建議
未來，新型薄膜鈮酸鋰調(diào)制器成為業(yè)內(nèi)的聚焦點，較之傳統(tǒng)體積較大的體材料鈮酸鋰調(diào)制器，其不僅充分繼承了體材料鈮酸鋰的優(yōu)勢，同時還在在多方面提供了顯著改善。一方面，薄膜鈮酸鋰調(diào)制器在性能和性價比上得到新的提升，既保留了鈮酸鋰調(diào)制器原有的優(yōu)越光學(xué)性能，又使帶寬獲得突破，并且其尺寸顯著變小，解決了體材料鈮酸鋰體積較大難以集成的問題，可以實現(xiàn)高度集成。同時尺寸的減小也使得將單位面板傳輸密度大大提高，成本方面收獲了可觀的下行空間。
未來從探索新機理新結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，如將標(biāo)準(zhǔn)的共面波導(dǎo)電極設(shè)計為分段式微波電極等方式可能進一步提升調(diào)制器的性能。此外，實現(xiàn)集成調(diào)制器芯片的封裝以及與激光器、探測器等器件的片上異質(zhì)集成既是薄膜鈮酸鋰調(diào)制器未來發(fā)展的機遇，也是所面臨的挑戰(zhàn)。
鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)發(fā)展建議
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以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（m.yhcgw.cn）發(fā)布的《中國鈮酸鋰光調(diào)制器行業(yè)市場運行態(tài)勢及投資發(fā)展?jié)摿蟾?/a>》。智研咨詢是中國領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)咨詢機構(gòu)，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報告、商業(yè)計劃書、可行性研究報告及定制服務(wù)等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務(wù)。您可以關(guān)注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。
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