水听器敏感环产业深度调研及未来发展现状趋势

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1、一、 水听器敏感环产业深度调研及未来发展现状趋势三级标题光电子器件产业链光电子器件是利用电-光子转换效应制成的各种功能器件，光电子技术的关键和核心部件，是现代光电技术与微电子技术的前沿研究领域，是信息技术的重要组成部分。光电子器件产业链上游为原材料，包括电子元器件、PCB、光芯片、连接器、连接高功率光纤线、声光器件、光组件等；中游为各类光电子器件，分为光源器件、光传输器件、光控制器件、光探测器件、光存储器件、光显示器件六种；下游广泛应用于光通信、5G、光显示、手机相机、微光摄像机、红外探测、医学探测等领域。四级标题特种光纤行业基本情况（一）特种光纤定义及分类特种光纤是指在特定的波长上使用，为了

2、实现某特种功能而设计制造的光纤。特种光纤包括除常规通信光纤以外的具有特殊功能的各类光纤的总称。特种光纤与常规通信光纤在掺杂元素、工作波长、结构以及光学性能上差异较大，且根据不同的性质，应用也不同；特种光纤是光纤激光器中的关键原材料，同时也是激光传输最便捷的传输介质；特种光纤也可应用于光纤通信器件如光放大器、波长变换等光纤器件的制作；特种光纤还用于医疗光纤器件如内窥镜等，还有一些传感光纤器件可用于航空航天、石油化工等领域，如压力、温度等的传感探测器及光纤陀螺、水听器等。相较于普通光纤，特种光纤的制备工艺上要更为复杂，应用属性要求更为苛刻，对于行业厂商的专业技术能力要求也更为特别。一方面，特种光纤

3、需要具有较普通光纤更为苛刻的技术响应能力；另一方面，为满足特定需求，特种光纤产品的生产工艺往往难以通过产业链上下游协作完成，要求厂商自身具备一定的上游生产工艺研发能力，甚至通过自研部分生产工艺以满足各类应用场景的需要。近年来，随着数字经济、智慧城市、物联网等信息技术的迅速发展，各种应用场景下的光通信需求正在快速释放。同时，我国正在大力推进产业技术升级，加强行业自主创新，在此背景下以光纤为代表的电子信息等核心产业成长为我国技术创新的排头兵。从光通信领域内来看，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，特种光纤的核心价值日益凸显。（二）全球特种光纤行业概况根据Statis

4、ta的数据，2019年全球特种光纤市场规模为1546亿美元，欧洲是全球最大的特种光纤区域市场，规模为479亿美元，亚太地区的市场规模为303亿美元。未来5年，根据Statista的数据，2025年全球特种光纤市场规模将达到4213亿美元，复合增长率为181%，包括中国、印度在内的新兴经济体还将迎来特种光纤市场的快速发展。目前，以中国为代表的东亚是区域经济增速较快地区。另外，从应用市场而言，航空航天、风能、燃料电池和其他新的工业应用都将为特种光纤提供更多的市场。（三）中国特种光纤行业概况中国近年来特种光纤市场长期保持快速增长态势。特种光纤因其特殊的产品性能，在国防、航空航天、能源、电力、医疗等领

5、域得到广泛应用，下游市场需求不断增长。如保偏光纤是航空航天光纤陀螺（FiberOpticalGyro，FOG）的核心器件；耐高温光纤、弯曲不敏感光纤、抗辐射光纤、紫外光纤等特种光纤广泛应用于航空航天领域；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；振动传感光纤在长距离石油管道监测中得到大量运用。此外，新基建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，将成为特种光纤产业的新兴增长点。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；在轨道交通领域，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

6、、应力和振动的实时监测，确保交通轨道安全运行。未来随着新基建的推进，特种光纤市场的需求将保持快速增长态势。我国经济正在转型发展，从规模化发展转向高质量发展，产品升级换代，预计我国的特种光纤的应用领域将不断拓展，市场需求将持续增长。据工信部下属智库赛昇信息技术研究院数据显示，2019年中国特种光纤市场规模将在2018年的基础上增长57%，达到979亿元水平，保持稳定增长态势。（四）中国特种光纤行业发展趋势1、我国特种光纤市场未来还有较大提升潜力相对于行业领先企业，我国特种光纤产业起步较晚，目前在个别细分领域接近国际先进水平，但整体距离全球先进水平还有一定差距。特种光纤行业的发展，还会影响到下游光

7、纤放大器、激光器、光纤传感器等多个环节，进而影响通信、工业互联网等多个领域的发展。因此，率先实现技术突破的本土特种光纤厂商，能够在我国特种光纤行业获得更多话语权。随着新基建的推进，特种光纤市场的需求将保持快速增长态势。随着国内疫情快速得到控制，预计在新基建的强力推动下，2021年后特种光纤市场将在疫情后迎来高速增长，在航天、轨道交通、能源、医疗等行业领域需求的持续推动下，2024年特种光纤市场规模将达到1874亿元，年复合增长率139%。特种光纤主要市场品类是有源光纤，占比为30%至35%；其次是传能光纤，占比为25%至30%；再次为保偏光纤，市场占比为20%至25%。2、国产特种光纤产品在部

8、分领域已经形成突破特种光纤技术具有技术要求高、工艺难度大、与终端用户需求结合紧密的特点。由于特种光纤对重点产业的关键性作用，国内特种光纤行业面临外部技术封锁和禁运，这造成了当前几大类国产特种光纤产品的发展水平不够均衡的局面。比如掺稀土元素类特种光纤，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。在国内市场上，EDF（掺铒光纤）的大部分市场份额仍被外国厂商占据，国产中低功率YDF（掺镱光纤）已开始量产，正在高功率产品方面奋起直追。在光纤陀螺用保偏光纤方面，因国际禁运和国内产品性能提升，市场已被国内厂商占据，通

9、信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，波导及耦合光纤目前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。在抗辐射、耐高温、抗旋转、弯曲不敏感光纤等，国产产品已占据了一定的市场份额，不过在一些特殊领域，比如超高温领域，国外厂商仍居于主导地位。光纤传感推动特种光纤市场持续增长光纤传感已经成为物联网的重要感知技术之一。20世纪70年代，在光纤通信技术的带动下，光纤传感技术有了一定发展，光纤传感技术是一种以光波作为载体、以光纤作媒介感知并传输外界变化的现代传感技术，与传统的以电信号作为参考量的传感器相比，光纤传感器具有以下优势：首先，光纤是由二氧化硅制造而成，它本身

10、是一种绝缘体，并且耐腐蚀、耐高温，对电磁不敏感，可应用于石油煤矿、强电磁干扰、各种机电设施等场合；其次，光纤是无源器件，不会对被测量的环境产生影响；最后，光纤重量轻、体积小，可以根据具体的使用环境将传感器制作成任意形状，便于在航空航天器以及其他狭小空间应用；此外，光纤传感器还具有灵敏度高等优点。光纤传感技术由于具有无可比拟的优势，在现代测量技术中越来越多的受到人们重视，被广泛应用在电力工程、海洋防御、周界安防等领域。3、在特种光纤关键工艺和原材料研发取得突破的本土企业特种光纤生产所需关键生产设备和原材料，比如预制棒制备所需衬管、套管、涂料，以及光纤封装胶、固定胶等还有很大部分需要进口。国内企业

11、在突破关键设备和原材料方面，不但需要投入大量的研发力量，还需要绕开国外大企业专利布局。在国内特种光纤强劲市场需求的推动下，本土特种光纤企业如果能够突破国外技术壁垒，就能在特种光纤行业的竞争中脱颖而出。4、光纤激光器替代加速，打开特种光纤广阔市场空间激光器一般可按照增益介质、输出功率、工作方式、输出波长、脉冲宽度等来区分。按照增益介质（工作物质）分类，激光器的增益介质包括气体激光器、液体激光器和固体激光器，特定增益介质决定了激光波长、输出功率和应用领域。气体中具有代表性的是二氧化碳气体激光器，固体中具有代表性的包括红宝石激光器、半导体激光器、光纤激光器和YAG激光器等。光纤激光器工作的增益介质为

12、掺稀土元素特种光纤。自从光纤激光器问世后，就成为激光领域最为活跃的研究方向之一。随着新型泵浦技术的采用和大功率半导体激光器制造技术的进一步发展成熟，光纤激光器得到了飞速发展。与传统的固体激光器相比，光纤激光器具有结构简单、阈值低、散热性能好、转换效率高、光束质量好等优点。从经济角度上看，相比二氧化碳激光器，光纤激光器转化效率更高，使用成本较低，根据OFweek激光网的测算可得，光纤激光器使用成本为234元/小时，二氧化碳激光器的使用成本为391元/小时。相比YAG（YttriumAluminumGarnet，钇铝石榴石）激光器，光纤激光器功率高、效率高且免调节、免维护，或将逐渐替代YAG激光器

13、。光纤激光器渗透率提升空间广阔。光纤激光器应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻、激光打标、激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接、国防安全、医疗器械仪设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等。根据2021中国激光产业发展报告，从我国光纤激光器市场来看，国产光纤激光器逐步实现由依赖进口向自主研发、替代进口到出口的转变。随着国内光纤激光器企业综合实力的增强，国产光纤激光器功率和性能逐步提高，我国光纤激光器市场从2014年的286亿元增长到2020年942亿元，预计2021年会继续增长到1086亿元。光纤激光器的市场需求保持着增长态势，光纤激

14、光器的增益介质为特种光纤，随着光纤激光器的替代加速，将为特种光纤市场增长打开广阔空间。三级标题光电子器件车载摄像头市场智能驾驶是未来汽车发展趋势，车载摄像头作为智能驾驶系统传感器组件之一，其中的红外截止滤光片作为车载摄像的必备组件伴随智能驾驶系统应用范围的扩大，滤光片市场空间将一步扩大。公司将与车载光电元器件厂商合作，横向展开，依托现有车载镜头用光学镜片领域积累的研发和生产经验，开发和布局激光测距光学器件、HUD光学器件镀膜等车载光学元器件，丰富公司产品种类。摄像头是智能驾驶的重要元件。从市场规模来看，高级驾驶辅助系统（ADAS）的市场需求成为了车载摄像头市场实现持续增长的有力保障。一套完整的

15、ADAS系统至少需要包括6个摄像头（1个前视，1个后视，4个环视），而高端智能汽车的摄像头个数可达到8个，未来或达到12个。全球车载摄像头出货量将从2018年的109亿个增加至2021年的4亿个，进一步奠定了车载摄像头未来的市场空间。2019年全球车载摄像头市场规模为7231亿元，中国市场规模为41亿元，随着ADAS和自动驾驶的逐步深入，单车所需搭载摄像头的数量不断增加，预计未来几年车载摄像头市场规模将获得较快增长，中金企信统计数据显示，预计到2025年全球车载摄像头市场将达273亿美元，其中中国市场2372亿元。IRCF通常安装在摄像头镜头之后，是车载摄像头的重要光学器件，通过接近图像传感器

16、表面来选取所需辐射波段，实现图像质量改善，提升成像品质，使成像更符合ADAS的驾驶辅助要求。2020年全球汽车销量为7，680万辆，2022年将恢复到9，000万的销量水平。同时，未来全球ADAS渗透率将大幅提升，预计2022年全球新车ADAS搭载率将达到50%，每辆搭载ADAS的汽车平均将配置8个摄像头。2020年单个车载摄像头价格预计为145元左右，其中红外截止滤光片的成本占比大约为3%。据推测，到2022年全球车载IRCF的市场规模为29亿元。光电子器件是光通信设备的重要组成部分，其市场容量不断增加。原因来自两方面：一是光网络架构的变化。过去，光传输主要应用于骨干网和城域网，但随着带宽需

17、求的增长以及光网路建设成本的下降，光传输网络向接入网延伸。接入网中的节点和终端数量都远远大于骨干网和城域网，而每个节点和终端都需要光电子器件，故接入网中光电子器件的用量远远大于骨干网和城域网的用量。同时，接入网中带宽需求的增加反过来又会促进城域网和骨干网的网络升级、扩容甚至更新换代，从而带动更多的诸如波分复用、光放大器等光电子器件的需求。光电子器件的小型化、模块化、集成化和智能化。集成光电子器件在形式上正逐步取代功能单一的分立式电子元器件和光学元器件，在性能上也可替代原先需由系统或者设备才能实现的功能。因此，光电子器件在光通信设备总成本中所占的比例越来越大。随着近年来移动互联网、网络视频、云计

18、算、物联网等业务的蓬勃发展，网络数据流量持续爆发式增长，驱动高速大容量光传输网络、大型数据中心与无线网络市场快速发展。在此背景下，增长的带宽数据需要传输速率更快的前传、中传、回传光模块匹配其要求的带宽通道，也能够提高光纤运载量的通信光器件配件的需求。根据LightCounting数据，2022年全球接入网用光器件销售额预计为177亿美元，其中FTTx器件占比约49%，前传用光模块占比约40%。同时，LightCounting预计，接入网用光器件销售将从2022年的127亿只增加到2027年的14亿只，年销售额至2027年预计达到14亿至16亿美元，未来五年累计达785亿美元，其中，PON光模块

19、、前传灰光模块占主要份额。PLC光分路器和中低频光模块方面，目前全球光纤到户主要应用国家和地区均已进入成熟期。国内电信运营商的光纤到户接入网建设已过高峰，近年来相关投资继续放缓，欧美地区光纤到户渗透率还有较大成长空间，使得公司的PLC光分路器的境外需求同比大幅增长。但同时，工信部发布的双千兆网络协同发展行动计划（2021-2023年）中要求持续扩大千兆光网覆盖范围，在城市及重点乡镇进行10GPON设备规模部署，开展薄弱区域光分配网改造升级。中国电信等电信运营商启动接入网扩容改造政策，增加了10GPON光模块的采购规模，导致10GPON光模块需求快速增长。根据DellOro预测，全球PON设备市

20、场将从2021年的93亿美元增长至2026年的136亿美元，复合年均增长率为790%。波分复用器件和中高速无线承载网光模块方面，推进千兆光网是建设制造强国和网络强国不可或缺的重要措施，是新型基础设施的承载底座，其中，提升骨干传输网络承载能力为千兆光网建设提供了重要的基础支撑。这就要求推进200G/400GOTN在传输网的应用，100G及以上速率超高速光传输系统向城域网下沉，DWDM器件将受到电信传输网络升级的需求拉动而升级换代。根据DellOro预测，到2026年全球光传输设备市场预计将增至180亿美元，复合年均增长率3%，其中，DWDM系统的相干波长出货量预计将以12%的复合年均增长率增长。

21、同时，随着下游运营商对5G基站投资金额的持续稳定增长，未来波分复用器件和无线承载网光模块的需求量将稳步增长。高速收发光模块方面，随着云计算、人工智能等新兴信息行业的蓬勃发展，数据中心对于流量的要求越来越高。当前数据中心的主流架构已由传统三层架构模式改为叶脊网络架构，使得其核心交换机必须通过提高端口带宽速率的方式实现流量升级。因此，未来下游数据中心对于高数据光电子收发模块的潜在需求较大。根据LightCounting预测，全球前五大云公司的光模块采购金额将从2021年的32亿美元增长至2027年的72亿美元，中性预测下2022-2027年全球前15大云公司的资本支出复合年均增长率为17%。四级标

22、题光纤环行业基本情况光纤环（FiberOpticCoil）是将特种光纤材料按照相关的体积要求、光学要求、振动要求，采用专用光纤环绕制设备（绕环机），通过特殊的绕法、固化工艺和胶粘剂将光纤缠绕成环状结构的一种光学器件。光纤环中的光纤长度从几十米到几十公里，环圈内径从几毫米到几千毫米不等。绝大部分光纤环为圆形结构，存在少量的椭圆等异形结构。光纤环被广泛应用于航天航空制导、海洋监测、智能电网、5G通信、石油钻探、地震监测、轨道交通等国防及民用领域，是诸多重要的光纤传感应用系统中的光学敏感核心器件和重要延时器件。（一）光纤陀螺用光纤环行业发展概况光纤陀螺是光纤环最典型的应用产品，光纤环是光纤陀螺的传感

23、核心。在构成光纤陀螺的五大光学器件光纤环、Y波导、光源、耦合器、PIN-FET组件中，光纤环和Y波导是两大关键器件，光纤环作为敏感元件主要用于测量物体偏转角度。不同类型的光纤绕制成的陀螺用光纤环，能够满足不同应用场景的复杂需求。例如，保偏光纤陀螺的光纤环采用保偏光纤绕制而成，消偏型光纤陀螺的光纤环采用普通单模光纤绕制。而光纤环的缠绕质量好坏直接决定了光纤陀螺的精度。（二）光纤水听器敏感环行业发展概况水听器敏感环用于干涉型光纤水听器，是将水声振动信号转换为光信号的敏感器件。光纤水听器是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器，它通过高灵敏度的光学相干检测，将水声振动转换成光信号，通过光

24、纤传至信号处理系统提取声信号信息。水听器敏感环与激光器、耦合器、反射镜和探测器一起构成了干涉式光纤水听器光路结构，为了适应海洋复杂严苛的环境，敏感环必须具有小体积、高强度、高可靠性、低损耗、耐湿、耐盐、耐高压的性能特点。（三）通信延时环行业发展概况通信延时环用于通信、雷达设备中需要对信号进行延时的光模块中，利用光信号经过一段或多段不同长度的光纤传输后所产生的时间延时来实现光信息的切换、缓冲、路由，是复杂光系统中必需的光路器件。因其具有信号传输不受电磁环境干扰、频带宽、延时范围大、温度变化率小的特点，逐渐成为射频、中频段延迟信号的理想的选择。通信延时环与电光转换器、光电转换器组成了延时光路，克服

25、了传统延迟系统在实现手段方面的瓶颈，满足了雷达、导航、通信等电子设备中对电信号长延迟需求。（四）5G平绕环行业发展概况5G平绕环主要用于5G基站中的光电振荡器（OEO），光电振荡器是一种将激光能量转变成电磁波信号能量的新型电磁波信号发生装置，它是利用光纤的低损耗、高储能特性配合有源光器件构成正反馈回路，使回路中有源器件产生的某一频率噪声信号满足振荡条件，形成稳定的电磁波信号输出，是一种高质量的电磁波信号源。是5G通信基站等射频/微波信号产生、处理和发射的重要元器件。（五）光纤电流互感器延时环行业发展概况FOCT延时环用于全光纤电流互感器中，是一种为满足信号处理的需求而增加光路光程、延长光波传播

26、时间的光纤器件。全光纤电流互感器（FiberOpticalCurrentTransformer，FOCT）采用全光纤光路，通过一个相位调制器实现电流信号的闭环检测，从而大大提高了传感器的测量精度和长期稳定性，成为光学电流互感器发展的主流方向。FOCT延时环与光源、耦合器、调制器、偏振器、1/4玻片、光纤线圈、反射镜以及探测器构成了全光纤电流互感器的光路结构，延时环在全温环境下的偏振稳定性直接决定了互感器的测试精度。光纤陀螺环是光纤陀螺的角速度敏感元件。光纤陀螺的核心技术即在于光纤环技术，光纤环绕制水平的优劣直接决定了光纤陀螺的最终精度。光纤陀螺现已成为各种高技术武器装备制导和姿态控制的主要惯性

27、部件。干涉型光纤陀螺是目前应用最为广泛的一种光纤陀螺。按照电信号处理方式的不同，干涉型光纤陀螺分为开环光纤陀螺和闭环光纤陀螺两种，其中闭环型是一种较为精密、复杂的光纤陀螺，在中等精度的惯导系统广泛应用。目前干涉型光纤陀螺的光纤元器件一般都用保偏光纤制作。由于保偏光纤对线偏振光具有较强的偏振保持能力，并且与普通单模光纤有良好的相容性，从而大大提高了光纤陀螺的性能。一般一个光纤陀螺组合单元需要三个相互垂直布设的光纤环，分别测量三个自由度的角速度。四级标题光纤环行业市场发展趋势（一）光纤环的发展需要多学科跨领域融合研发光纤环是光纤陀螺的传感核心，它的缠绕质量好坏直接决定光纤陀螺的精度，光纤环必须跟随

28、光纤陀螺技术不断加快升级更新，以应对不断涌现的光纤陀螺应用新场景和新需求。光纤环的应用范围扩展的背后是研发难度持续提升，而其研发往往需要材料科学、设备制造科学、光电技术、传感技术、自动化技术、计算机技术、关键工艺能力等多学科、跨领域融合。领域的高精度、高可靠性、强环境适应性，民用领域的多样化、低成本、小型化，以及共同的集成化发展趋势，都对光纤环提出了更高的要求。从前端的设计研发到后端的场景应用，各个环节间的粘性不断增强是光纤环行业的竞争关键焦点。应用场景的日益拓展和市场竞争的日趋激烈也会带来更多的产品差异化需求，促使光纤环的研发朝着技术指标更贴近特定应用场景、更适应特定环境条件的方向发展，在融

29、合研发的背景下体现更多元化的技术路线。（二）光纤环的进一步推广需推进标准化进程为了建立强大的国防力量，必须提高航空航天等领域惯性器件的水平。目前在我国，作为光纤陀螺仪核心器件的光纤环却一直处于定制模式，不能大规模标准化生产。对于特定领域的应用，建立科学的光纤环标准将有助于提升光纤环生产的质量控制水平与自动化水平，提高光纤环产品的一致性、可靠性、可检测性与可追溯性，有利于降低成本，加速下游光纤陀螺产品升级换代及在更多领域应用的工程化、规模化、产业化发展。（三）光纤环应用领域不断扩大，市场不断增长光纤陀螺具备导航、定位功能，而光纤环是光学陀螺的核心传感部件，按最典型的光纤陀螺计算，光纤环成本约占光

30、纤陀螺总成本36%。随着我国北斗等一批新的民众应用逐步开放，民用导航、定位等市场需求进一步增加，光纤环作为导航的重要基础元器件，标准与民用标准将进一步融合，能带来更好的产品性能，应用潜力巨大。光纤陀螺具有精度高、无运动部件、可靠性高等特点，同时在同精度水平的传感器中价格相对较低，其应用前景十分广阔。目前，在领域，由于光纤陀螺性能优势明显，已被广泛应用。在民用领域主要应用为：车辆与飞机控制车辆的自动导航、定位定向，还可以通过对农用飞机姿态控制进行播种、喷洒农药等替代人工；光纤陀螺还可用于大地测量、矿物勘采、石油勘察、石油钻井导向、隧道施工等的定位和路径勘测，以及利用光纤陀螺转动角和线位移实现大坝

31、测斜等用途；光纤陀螺还在地下工程维护中起到重要作用，由于管线常埋于地下，在管线有损坏时，难以确定具体位置，而光纤陀螺在寻找损坏的电力线、管道和通信光电缆位置的定位也具有重要作用。目前我国军费开支保持较快增长，2018-2020年三年同比增长率分别为842%、932%和384%。目前，我国国防建设仍处于补偿式发展期，同时即将进入第二阶段现代化建设，预计军费有望保持长期增长态势。光纤陀螺是精准打击武器的重要组件，其市场受国防开支影响较大，根据赛昇信息技术研究院的数据，2019年国内光纤陀螺的市场规模为1052亿元，并在未来长期保持稳健增长态势，预计2019至2024年复合增长率为196%。按照数据

32、推算，至2024年，我国应用于光纤陀螺的光纤环的市场规模近100亿元。（四）水听器领域成为光纤环应用的新兴热点水听器敏感环用于干涉型光纤水听器，是将水声振动信号转换为光信号的水听敏感器件，具有小体积、高强度、高可靠性、低损耗、耐湿、耐盐、耐高压的性能特点。光纤水听器是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器，它通过高灵敏度的光学相干检测，将水声振动转换成光信号，通过光纤传至信号处理系统提取声信号信息。光纤水听器具有灵敏度高、抗电磁干扰强、适宜远距离大范围监测等特点，既可用于现代海军反潜作战及水下兵器试验检测，又可用于海洋石油天然气勘探，也可用于海洋地震波检测以及海洋环境检测，在民用领

33、域均能极大促进海洋事业的发展。光纤水听器需要在海水盐雾腐蚀、水下高压等恶劣的环境下稳定工作，这就对器件的可靠性提出了更严格的要求。光纤水听器中的关键部件是光纤绕制的水听器敏感环，这种环的尺寸一般比较小，直径最低仅10mm，需要具备良好的宏弯损耗指标、几何一致性和机械稳定性，在一定程度上决定着整个系统的性能和使用寿命。由光纤水听器构成的海防传感网络系统，是目前正在开发的新型防卫系统，该系统已开始用于海上边防和重要地区的海防警戒；水声探潜方面，随着潜艇噪声降低，传统的电声纳探测器灵敏度接近极限值，光纤水听器也将大有用武之地。未来，光纤水听网可组成由岸基光纤列阵水声综合探测系统、陆地地面卫星接收站以

34、及空天探测卫星编织成的一张天、地、海的综合探测网，形成涵盖整个被探测区域的新型传感网络。目前，我国部分沿海地区的十四五规划中已经提出了推进海洋立体观测网建设目标，光纤水听器可能在海底观测网中得到大规模应用。（五）5G通信成为光纤环应用的又一热点光纤环可用于5G基站中的光电振荡器（OEO），光电振荡器是5G通信基站等射频/微波信号产生、处理和发射的重要元器件。随着5G商用化进程的加速，5G建设如火如荼。商用两年来，我国已开通建设了993万个5G基站，覆盖全国所有地级市、95%以上的县区、35%的乡镇，5G基站数量占全球70%以上，已建成全球技术领先、规模最大、用户最多的5G网络，以及全球最大的5

35、G产业体系。伴随着5G基站的数量增加，光纤环的市场将进一步扩大。三级标题政策支持电子元器件产业发展光电子器件是光电子技术的关键和核心部件，是现代光电技术与微电子技术的前沿研究领域，是信息技术的重要组成部分。光电子器件受到国家相关部门的高度重视，2021年国家相关部门出台了一系列政策予以支持。此外，中国电子元件行业协会发布中国电子元器件行业十四五发展规划（2021-2025），提出，瞄准5G通信设备、大数据中心、新能源汽车及充电桩、海洋装备、轨道交通、航空航天、机器人、医疗电子用高端领域的应用需求，推动我国光电接插元件行业向微型化、轻量化、高可靠、智能化、高频、高速方向发展，加快光电接插元件行业

36、的转型升级。2016-2018年我国光电子元器件产量稳步增加，2019-2020年产量下降，降幅超10%。2021年光电子元器件产量恢复增长，产量123141亿只，同比增长241%。四级标题光纤陀螺行业基本情况（一）光纤陀螺行业惯性导航技术惯性导航（InertialNavigationSystem，INS）是一种不依赖外部导航信息的自主式导航定位技术，其基本工作原理是通过测量线加速度和角速度来解算运载体位置信息并实现定位导航，由于不向外部辐射能量、不依赖于外部信息，因而具备不与外界交互而自主独立工作的能力。惯性导航系统是以测量角速度的陀螺和测量线加速度的加速度计为敏感元器件，根据陀螺的输出建立

37、导航坐标系，根据加速度的输出并结合初始运动状态，推算出运载体的实时速度、位置和航行、姿态等导航参数的解算系统。作为三大常见定位技术之一（三大常见定位技术分别是以卫星定位GNSS为代表的信息定位、以激光雷达定位为代表的环境特征匹配定位，以及惯性导航定位），惯性导航定位的优势是具有强自主性、强抗干扰能力和不依赖外界信号等特性，同时可为运载体全面提供位置、姿态、速度等信息，因此具有不可替代性。但惯性导航也存在误差累计等缺点，因而经常由全球导航卫星系统和惯性测量单元（IMU）组合成导航系统方案。陀螺和加速度计等惯性传感器是惯性导航系统的核心器件，对系统的精度起决定性作用。其中，陀螺用以获取运动的角速度

38、并测量其角度变化，通过角速度获取方向信息，在惯性导航中起到姿态解算、辅助定位的作用；加速度计用以获取运载体的线性加速度并测量其速度变化，起定位及修正姿态作用。通常情况下，每套惯性测量单元装置包含3组陀螺和加速度计，分别测量三个自由度的角速度和线加速度。惯性导航行业通常与制导控制行业并称，需要融合惯性制导、制导控制、运动控制、运动传感等领域的核心技术，属于新一代信息技术与高端装备制造相融合的高新技术与战略性新兴产业。从产业链角度，惯性导航分为上游器件层、中游系统层和下游应用层三个环节。其中上游器件层对惯性导航系统起到决定性作用，且其技术门槛高，是产业链的核心部分，即惯性传感器供应商及GNSS元器

39、件供应商；产业链中游为惯性导航系统模块生产企业、GNSS模块生产企业及惯性组合导航系统集成商；产业链下游为需求端，即各种应用领域，包括领域和民用领域的各大终端客户。领域方面，惯导系统在舰艇船舶、航空飞行器、航天飞机、制导武器、陆地车辆、机器人等装备上均有所应用，民用领域则包括消费电子、无人机、自动驾驶等相关行业。其中，领域为主要需求市场，其应用占比约80%，包括车、导弹、航天、舰船等企业；民用领域则包括消费电子、无人机、自动驾驶等相关行业，应用占比约20%。（二）光纤陀螺之于惯性导航陀螺加速度计是惯性导航系统的核心器件，决定了惯性导航系统的精度。光纤陀螺是现代惯性导航的主流仪表之一，由于具有质

40、量轻、体积小、结构紧凑、灵敏度和精度高、工作可靠等优点，在很多领域已经完全取代了机械式的传统陀螺，成为现代导航仪器中的关键部件。1、光纤陀螺的分类根据工作的原理不同，现代陀螺可划分为激光陀螺、光纤陀螺、MEMS陀螺及半球谐振陀螺等。自1910年首次用于船载指北陀螺罗经以来，陀螺技术已发展了四代。传统意义上的陀螺是指服从牛顿力学的机电陀螺，随着激光技术和微电子技术的发展，光学陀螺和MEMS陀螺等建立在全新测量原理上的陀螺蓬勃发展。光纤陀螺和激光陀螺均属于光学陀螺范畴。2、光纤陀螺的工作原理光纤陀螺（FiberOpticGyro，FOG）的基本原理来自光学萨格纳克（Sagnac）效应。Sagnac

41、效应是相对于惯性空间转动的闭环光路中传播光的一种普遍的相关效应，即在闭合光路中存在两束从光路同一点出发的、沿相反方向传播的光，两束光沿光路传播一周回到出发点时，如果闭合光路所在平面的法线方向存在相对惯性空间的角速度，则两束光之间会产生与角速度相关的相位差。光纤陀螺通过光纤环的匝数和长度来增加所围绕的总面积，而增强Sagnac效应，从而实现载体角速度信息的精确测量。3、光纤陀螺的优势光纤陀螺是一种全固态的陀螺，主要优点在于高可靠性、长寿命、快速启动、耐冲击和振动、对重力不敏感、大动态范围等，这是传统机电陀螺所无法比拟的。具体而言，与传统的机电陀螺相比，光纤陀螺不使用机械转动部件，所以灵敏度更高；

42、与环形激光陀螺相比，不需要精密加工的光学腔、克服锁区的机械偏频机构、几千伏的高压电源等，制造工艺更为简单，使用寿命更长；与MEMS陀螺相比，在技术指标和环境适应性上具有优势。因此光纤陀螺近些年来成为国内各导航设备的主力传感器，占据了绝大部分的市场份额。4、光纤陀螺行业应用情况光纤陀螺目前已是惯性技术研究领域的主流陀螺。早在2005年，光纤陀螺就已占据国外中近程导弹、中程导弹、卫星等武器装备领域一半以上的用量。惯性技术是提高战略武器（如弹道导弹、运载火箭、卫星等）导航、制导与控制精度的核心技术。根据世界惯性技术权威机构美国麻省理工学院Draper实验室预测，光纤陀螺将成为未来高精度惯性导航领域的

43、主导器件，基于光纤陀螺的惯导系统是实现战略武器高精度信息获取的关键测量系统，因此高精度光纤陀螺及其惯导系统是未来战略武器高精度惯导系统发展的最主要方向。国外的惯性技术属于高度保密的核心技术，禁止向我国出口和转让。一般而言，视应用场景性能需求，不同精度的光纤陀螺对应不同的应用范围，涵盖从战略级武器装备到商业级民用产品的各领域。中高精度的光纤陀螺主要应用在航空航天等高端武器装备领域，而低成本、低精度光纤陀螺主要应用在石油勘查、工业机器人等精度要求不高的民用领域。另外，在中高端无人机的飞行控制、高铁振动传感及铁路轨道检测、航空、陆上移动测绘、无人驾驶汽车等领域也有广泛的应用。光电集成、专用光纤等先进

44、微电子与光电子技术的发展，加速了光纤陀螺的小型化和低成本化。（三）国内外光纤陀螺发展概况自20世纪70年代现代光纤陀螺设想提出以来，光纤陀螺关键技术发展至今已取得重大突破，应用领域不断拓展。美国是最早进行光纤陀螺研究和应用的国家。国内对于光纤陀螺的研究起步相对较晚，但发展较快。在国内光纤通信和光电子器件发展基础上，目前我国光纤陀螺性能和应用均已达到国际先进水平。在高端产品方面，我国与外国顶尖产品的技术差距在不断缩小。国内从事光纤陀螺研发生产的单位主要有：北京航空航天大学、J1单位、北京理工大学、浙江大学及航天科工集团、航天科技集团、兵器工业集团等集团下属科研单位。三级标题光电子器件发展趋势（一

45、）产业政策为行业发展奠定了良好的基础光电子器件产业是国家鼓励发展的高科技产业，也是国家战略性新兴产业中的支柱产业，近年来受到国家相关部门的高度重视，相继出台了一系列政策予以支持。鼓励政策为光电子器件行业创造了良好的政策环境，有益于行业的平稳发展。（二）高端领域逐渐实现国产化中国国内市场发展迅速，不少企业成功抓住这一历史机遇，掌握半导体、精密光学镀膜及光学超精密加工等相关核心技术，逐步实现产品和技术的。伴随世界贸易格局的变动和国内产业升级进程的推进，政府逐渐加大对国内高端制造业的鼓励和扶持力度，包括光电子元器件在内的高端制造业正加速进程。（三）相关光电子领域技术面向科学前沿阵地超精密加工技术、光学薄膜设计及精密镀膜技术、光刻技术等半导体制程技术等已成为多领域的技术核心。光学光电子制造技术面向科学前沿阵地，是新型信息终端设备制造、智能消费相关设备制造，乃至智能制造装备产业、先进医疗设备及器械制造的重要发展支撑，前述技术进步将直接推动该些领域的发展。