光通信器件项目的可行性分析报告.docx

1、光通信器件项目的可行性分析报告关于开发生产光通信器件项目的可行性分析报告1、项目简介1.本项目所涉及的产品及简单工作原理2.产品应用3.项目的目的及意义2、技术的可行性分析1.技术的先进性分析2.技术的前瞻性分析3、设备投资费用4、市场分析5、效益分析6、项目实施方案及计划进度1.实施方案2.工艺流程3.计划进度4.初始的起步阶段一、项目简介随着信息时代的到来，世界将受到信息的主宰。随时随地通过传输媒体双向地进行各种方式的交流将成为21世纪人们主要工作、学习和生活方式。迄今为止，性能优良、可靠性高、高速的宽带光纤通信网络是畅通无阻地实现这一目标的唯一选择。在过去的20多年里，特别是近些年来，光

2、通信网络已逐渐形成现代通信网的基础平台。到上一世纪末，全世界铺设的光缆线路已达到数亿公里以上，中国的光纤线路也超过千万公里。一个音信道的传输容量可达100GB/s，而实验系统的最高容量已达2.64TB/s。全光网络，作为宽带光纤通信网络的唯一选择方案，正在紧锣密鼓地试验、部署和实施之中，而光纤通信网络的可靠性、高性能、高质量需要靠构成这些通信网络系统的基本的性能来保证。半导体激光器、光纤放大器、波分复用器、光插分复用器、光开关、光波长转换器、可调光衰减器、信道均衡器、可调色散补偿器等各种高性能的光器件不但是这些光通信系统不可缺少的基本组成部分，它们的性能和质量还直接影响着整个系统的性能和可靠性

3、。1.本项目所涉及的产品及简单工作原理 光通信器件是光通信系统和网络中的基本组成部分。它包括光无源器件和光有源器件。光无源器件包括光隔离器（lsolator）、光耦合器（Couplcr）、光连接器（Conncctor）、光环行器（Circulator）、分路器（Splittcr）、光衰减器（Optical Attemuatoi）、光开关（Optical Switch）、波分复用/解复用器（DWDM）、光插分复用器（OADM）、光纤光棚（FG）等；光有源器件包括半导体激光器（LD）、光放大器（SOA或EDFA等）、波长转换器（OWC）、光开关（OEW）、电光调制器（EOM）、波分复用器（DWDM

4、）、可调光衰减器（VOA）、光收发模块等。本项目所涉及的产品主要有无源波分复用器、光开关、光隔离光环行、光纤光棚、可调光衰减器、光插分复用器、光波长转换器、掺铒波导放大器等。其基本原理分别如下：波分复用器件（DWDM）是利用多层高低折射率相间薄膜滤波片对光波长的选择性来实现光的波分复用功能的（见图一）。光纤导入的入射光包含多个不同波长（）的光波，各光波携带不同的信息，在单模光纤中互不干扰地传播，混合光波耦合进入波分解复用器，通过各自对应的薄膜滤波器，将不同波长的光波分解并送入不同的输出端口。该器件可制作4信道、8信道及16信道，信道间隔分别为400GHz,200GHz,100GHz和500GH

5、z系统产品，具有性能优良、可靠性高、信道间隔度高、插损小等一系列优点，故迄今为止已广泛用于16信道以下的DWDM系统中。光插分复用器（OADM）是DWDM网络系统中的关键器件之一。其通过光纤光棚与环行器有有效组合或多腔介质膜滤波片的波长选择性来实现波分复用系统中被选光信号的插分复用。一个端口入射的复合信号中的某一路信号可以通过OADM在另一端口下载，也可以在第三端口复用进入传输系统中。光开关（OS）根据其工作原理，光开关可分为机械式光开关和非机械式光开关两大类。机械式光开关通过光纤或光学元件移动， 使光路发生改变。其优点是：插入损耗小，隔离度高，不受偏振和波长的影响，但相对开关时间在ms数量级

6、。非机械式光开关则依靠电光效应、磁光效应或光效应来改变波导折射率，使光路发生改变，其特点是：开关时间短，达到ns数量级甚至更低，且无抖动，体积小，便于光集成或光电集成。但相对于机械式光开关而言，插入损耗大，隔离度低。本项目所涉及的江开关包括机械式光开关（OMS）、微机电式光开关（MEMS）及基于SOA的电光式光开关，其中机械式光开关是通过移动或偏摆反射镜或棱镜来实现光通道的改变；基于SOA的波导式光开关是利用SOA中光信号在介质内传播时，在注入电流“开”与“关”两种状态下，分别呈现出高的损耗和增益，从而实现具有增益的光开关。该产品具有能实现零插入损耗工作、线路中忧小、开关时间短、低偏振甚至偏振

7、无关工作、能与SOA相兼容、可实现多波长工作等优点。可变光衰减器（VOA）是用于对信道中的光功率进行衰减，以确保信号的强弱满足系统中传输的要求。通常采用光纤耦合损耗法、特种材料的吸收法、干涉法等原理来实现对光信号的衰减。光纤光棚（FG）包括布拉格光棚（FBG）和长周期光棚（LPG），是利用石英光纤的光敏特性，采用特定波长的紫外光照射使光纤芯径中产生永久性的折射率改变而形成的。该项产品可用全息法、点扫描法、掩膜板法写入，制作成均匀光棚、切趾光棚、闪耀光棚和啁啾光棚。光波长转换器（OWC）是利用半导体放大器（SOA）的交叉增益调制（XGM）、四波混频等非线性效应来实现全光波长的转换，具有高的转换率

8、和响应速率。掺铒波导放大器（EDWA）是利用Ag离子交换法中玻璃基底上制作掺Yb/E13磷酸盐单模板玻璃光波导放大器，实现对光信号的直接放大。它具有单位彻底增益高，体积小，成本低，光噪声低，便于集成等一系列特点。该产品由泵浦LD、波分复用器（WDM）、掺E13波导及光纤跳线等构成。可制用成正向、反向、双向及反射泵浦结构的EDWA。2产品应用 作为全光网(AON)通信的基础，DWDM技术是一种光域上的复用技术，其主要特征在于： 1)充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长情况下增加几十倍乃至上百倍。目前传输带宽已可扩展一至25TbS。 2)可实现多媒体信息传输。即对不同信息格式(

9、模拟数字信号，PDHSDH信号等)，不同信号速率及不同电调制的信号具有透明传输的特性。且只要增加一个波长，就可增加新的业务，如(CATV、HDTV、B-ISDN)等。 3)扩容方便。使用N个波长复用，在大容量长途传输时可节约大量光纤，对于早期敷设的芯数少的光纤系统，不必做较大改动，就可以轻松扩容。 4)可进行双向传输，从而实现全双工通信。 5)可降低对一些系统配套器件的极高要求，如光器件的响应时间。DWDM最重要的应用领域之一是光纤用户接入网，建立一个以WDM、EDFA和OXC(光交叉连接)为基础的光网络层实现用户端的全光网连接，消除光电转换引起的传输瓶颈，是今后光通信发展的必由之路。此外，D

10、WDM技术还广泛用于干线和中继网络以及宽带网络交换系统。分立式DWDM器件通常用于16信道以下的波分复用系统中分解和复用单根光纤中多个信号。是宽带光纤通信系统不可缺少的器件，故具有广阔的市场。光插分复用器(OADM)和光开关(OS)也是DWDM系统应用于光网时的关键器件。OADM用于光网环路中光信号的插分复用，而作为光交换连接系统中的基本组件光开关是一种具有一个或多个可选择的光传输端口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。目前已广泛用于光纤接入网、光纤宽带传输网、各种全光网以及实现光路无阻断传输，切换冗余备份光器件和光纤传感、光纤测量等系统中。可调光衰减器(VOA)

11、可用于光纤通信系统中对传输的光信号的衰减。特别对多信道传输系统。VOA用来调节每一信道的光功率，以确保各信道的信号强度一致。通信容量的增大，用户数目的增多，导致光通信网络节点数目的增加。但是以WDM的通信系统中，由于受到光纤损耗和色散所决定的传输窗口以及激光器的光谱宽度、探测器的探测带宽的限制，载波的波长数目不可能与光节点数同步增长。同一载波波长在同一节点处作不同路由选择时将导致波长瓶颈，形成信息阻塞。波长转换器(OWC)是完成将信息从一个载波波长到另一个载波波长的转换。通信网络中采用波长转换器，能使参与波分复用的波长数目减少，使网络组建、子网管理更具灵活性与兼容性。光纤光栅的出现使得在光纤中

12、制作各种中心波长、不同反射率和不同带宽的反射器成为可能。由于光纤光栅是全光纤无源器件、插入损耗低、对偏振不敏感、光纤光栅及以光纤光栅为基础的光学器件已广泛应用于制作波分复用器件、滤波器、色散补偿器、模式转换器、光纤激光器、外腔式半导体激光器、光纤传感器以及掺铒光纤放大器的增益平坦。在信息高速公路的光纤通信系统中，光纤光栅正发挥着越来越大的作用。 光波导放大器(EDWA)是继光纤放大器出现以后又一新型光波放大器，由于其单位长度增益高、体积小、成本低，将会在全光网络中得到广泛的应用。由于波导光放大器的噪声低，还可在光纤传感器中发现良好的应用前景。基于光波导放大技术，还可发展无损耗多路光分束器及波导

13、激光器等多项产品。3项目的目的及意义 根据市场分析家分析和预测，北美骨干网上目前的业务量已达到了69个月左右翻一番的速度，比著名的摩尔定律(约18个月左右就翻一番)还要快2至3倍，而且迄今没有减缓的迹象。全球的主要通信业务已由话音业务向数据业务转变。光纤通信技术，因特网技术、移动通信技术和软件技术将是未来10年内四项主导性关键技术，决定着电信业的未来。高可靠性、高容量及高速度的通信网络的关键，是目前最经济有效地解决主干网瓶颈问题的必由之路，并在近年内将得到迅速发展。就目前最流行的三种IP传送技术(IP over ATM、IP over SDH和IP over DWDM)而言，IP ovcr D

14、WDM可以省去ATM、SDH，直接将IP层建立在WDM光网络上，大大减少网络体系结构未来的发展方向。IP over DWDM方案不仅可以在IP层上实现电联网，而且还能在DWDM光传送网(0TN)层面上实现光联网，并可促使计算机网、电信网和CATV网三网融合，为新一代的统一网络建设提供可靠性和灵活性。现在DWDM通信的研究开发应用已是通信领域的热点。从需求角度来看，2008年全球SDH需求为265亿美元，DWDM需求130亿美元。2010年SDH需求为384亿美元，DWDM为247亿美元，超过SDH需求一半。从传输链路的容量看，SDH的速率已高达10Gbs，40Gbs系统也将在l2年内问世。即使

15、这样，光纤的容量仅被利用了不到3。显然，只有采用DWDM技术才可能充分利用这一巨大的带宽资源。从网络的角度看，传统的以电话业务为基础的电路交换网无论从业务量设计、容量、组网方式，还是从交换方式上来讲都已无法适应当今通信领域的最新发展速度，开发新一代网络已成为电信界的共同心愿。各大公司都在设计构思未来网络的蓝图，其基本思路都是共同的，即具有统一的IP通信协议和巨大传输容量的WDM光传送网，以最经济的成本灵活、可靠、持续地支持一切已有和将有的业务。在此基础上引入以光分插复用器(OADM)和光交叉连接器(OXC)为特征的光传送网(OTN)将最终解决网络宽带化，实现网络的全光化。近几年，WDM传输技术

16、已进入实用化和商用化阶段。世界上许多国家已开始利用WDM技术进行全光网实验，以寻求一种具有透时性、可扩性、可重构性的全光网的有效方案，为实现未来的宽带通信网奠定坚实的基础。 电信网的战略性发展趋势不仅将指引我国未来10年的技术发展方向，而且对我国电信业的未来格局、运作机制和产业结构也势必产生深远的影响。重点扶植和发展WDM光传送网、IP选路和光交换等战略性技术和产业，在今后的510年内形成一个以IP为中心的新型电信产业结构，应是我国电信业在这一重大的历史性转折时期的出路。 由此可见，要满足全球包括我国通信业迅猛发展的需求量，光器件的发展和更新势在必行。国外特别是北美地区的光器件厂家较多，但它们

17、所生产的器件仍然无法满足全球市场的需求。国内生产光通信器件的厂家不多，能提供高质量和高性能且技术含量高的光通信器件的厂家更是有限，国内光通信系统所用器件多从国外进口。无疑，开发、生产和销售具有自己知识产权，技术含量高的光通信器件对进一步发展我国的光通信事业，推动国内光通信器件产业具有重大的意义。二、技术可行性分析 1技术的先进性分析如前所述，WDM系统以其独特的优势已成为高速大容量通信干线和网络系统发展的方向。目前16和32信道的wDM系统已得到广泛应用，随着传输信道数的逐步增大，以及在国内其它主干网和城域网，乃至局域网和客户端应用的不断扩大，WDM技术和系统将越来越多地受到关注和青睐。据美国

18、Telecommunications权威杂志报告(世界电信1999年第9期笫43页)，世界公认的l999年十人热门通信技术中，有关DWDM的技术就占了两项，其中高居第二的是DWDM在城域网的应用。WDM光纤通信技术也受到国家的高度重视。在国家的863、S863计划以及科技部高新科技产业化推进计划中也都被列为重点研究开发项日之一。这不但标志着该技术的先进性，更重要的是它对我国乃至全球通信产业的决定性作用。本项目所涉及到的产品波分复用器、光分插复用器、光开关、光隔离器、光环行器、可调光衰减器、光波长转换器、光波导放大器、光纤光栅等均是WDM光纤通信系统中的关键器件。依靠自身的研发力量和基础，借鉴国

19、外一流的技术所开发的产品具有较高的技术含量且工艺先进。这对今后本项目的产品在国内外市场中的竞争是不可缺少的保证。 2技术的前瞻性分析 “全光网的提出是发展是光纤通信的一个飞跃，特别对于我国这样一个幅员辽阔、具有庞大干线网的国家更是意义重大。“全光网”通过在干线网的交叉节点上引入光交叉连接(OXC)和光波长交换，实现用户端到端的全光网络连接。现在WDM技术还是基于点到点的方式，但它作为全光网通信的第一步，对于全光网的发展有着不可忽视的影响。从发展趋势看，WDM网络的巨大容量和可重构性可使网络系统的成本和电了设备的复杂性大大降低，故形成一个真正的、以WDM技术及光交换技术为基础的光网络层，建立纯粹

20、的“全光网”，消除光电转换的瓶颈己成为光通信发展的必由之路。本项目作为全光网络发展的一个部分，无论在中国还足全球都有着光明的发展前景。这里所涉及的产品均是全光网中的关键器件。随着光纤通信网络系统的不断发展，对器件的要求会越来越高。所以为迎战激烈的竞争和挑战，本项目所开发生产的产品进行了全面的部署，不但包括一些市场供应不求的产品，如波分复用器、光插分复用器、机械式光开关、可调光衰减器等，以满足日益扩大的市场需求。另一方面，还从事一些今后看好的产品，诸如：光波长转换器、掺铒波导放大器、光纤光栅、波导式光开关及微机电式光开关等。以不断发展更新的技术和工艺向市场推出可靠性高，性能好和高质量的光通信器件

21、，以确保光纤通信系统宽带、高速、可靠性。 三、设备投资费用 本项目设备投资费用预算为940万元人民币，具体清单如下： (1)光纤熔接机(10) 140万元 (2)可调谐激光源(2) 80万元 (3)光谱分析仪(2) 80万元 (4)光功率计(10) 120万元 (5)高低温试验箱(2) 30万元 (6)五维精密调节架(10) 40万元(7)回波损耗仪 14万元 (8)双目显微镜(10) 50万元 (9)PMD测试仪 40万元 (10)半导体红外激光器及驱动器(4套) 17万元 (11)宽带红外光源放大器 17万元 (12)波长仪 17万元 (13)偏振态控制器(计算机接口) 17万元 (14)

22、高频示波器 70万元 (15)光纤熔融拉锥机(3台) 1200元 (16)保偏光纤、聚焦光纤(Lensed 0r taperedfibers) 8万元 (17)光学、机械系统及零部件 70万元 (18)计算机（2030台） 40万元 (19)其它 80万元 四、市场分析 WDM光通信设备的市场发展迅猛。1995年其市场份额几乎为零。WDM还仅仅处在发展的初期，只被看成是FDM的补充方法，并未得到网络供应商的关注。光交换和全光网络也只出现在专家的论文中。而从1995年到1997年的短短两年中，北美网络运营者的WDM传输系统的销售从大约5000万美元猛增到约10亿美元，到1998年其市场已上曾长至

23、22亿美元，几乎创造了一项新技术发展的最高速度。现在16和32信道的WDM系统已经得到了广泛的应用。美国的朗讯公司已推出80信道的系统，加拿大的北方电讯也计划推出160信道的系统。北方电讯(Nortel)99年初对其WDM光通信产品在本年度的销售额预测是10亿美元，但实际销售量却远远超过此预测值。根据美国的一些市场调查公司对WDM器件和系统的市场所作的统计，2001年市场为45亿美元，2003年为135亿美元。此外，WDM光通信市场的迅猛发展也给从事这一行业的企业带来巨大的经济效益，许多相关公司都因此创造了惊人的奇迹。以加拿大的JDS LJniphase(原名JDS Fitel)为例，它主要生

24、产分立式DWDM器件，三年半前(96年3月)该公司股票首次上市，每股股值仅4加元，雇员仅500多人，短短四年之后(2000年3月)其股值已上涨到800加元(两次分股后为200加元)，其雇员增至7000多人。最近与美国的Uniphase公司合并后，它已一跃成为世界上生产光纤通信元器的最大厂商。显然，在这种巨大经济效益的吸引下，全球许多大的电信公司纷纷开始生产和销售WDM产品。尽管欧洲的WDM系统建设由于自身电信系统和业务的特点于1997年才开始，但英国第二大电信业者Cables&Wireless Communications(CWC、)己宣告安装Ciena公司的161244Gbs点对点WDM系统

25、。英国第一大电信业者BritishTelecom(BT)则决定安装由Lucent及Ericsson分别提供的16l244Gbs点对点WDM试用系统。芬兰电信已向Ericssotl订购可载送各种讯务(包含SDH及ATM信号)且传输距离大于250km的WDM试用系统及简易网络管理协议(Simple Network Management Protocol,SNMP系统，西班牙则已建置Pirelli的4波长及8波长WDM系统。WDM系统正在浩浩荡荡地进军欧洲市场。国内市场的发展也不逊色。截至“八五，国内铺设完成的光缆总长度约为14.5万公里，其中全国长途光缆长度超过9.76万公里，与1988年9月“全

26、国光纤通信工作会议”所做的统计1182公里相比，增长达82倍，平均年增长率高达837。先锋咨询公司预测，19992002年问部署的远程海底系统中，80将采用WDM技术；短程系统或无中继器链路也有35将采用WDM技术。2002年以后的海底通信市场中，远程系统将结合WDM与光孤子技术(soliton)，实现lOOGbs的比特率；短程系统与国内长途网络相仿，将采用高速SDH技术在芯光缆上实现10Gbs传输，并采用WDM技术，用专用波长路由和交换等手段将远程海底系统与国内网络综合起来。阿尔卡特(AIcatel)比利时公司l997年在中国就铺下了三条82WDM主干线：青岛济南石家庄太原 .武汉重庆 重庆

27、成都 1998年7月中国电信又签定了11条WDM干线合同。国产第一条高传输速率的国家一级通信干线“济南青岛82.5Gbs(WDM)系统试验工程”1999年5月7日在山东青岛顺利通过信息产业部验收，并在国内已开通的同速率wDM系统中首先投入正常运营。1999年8月18日，漳州地区骨干SDH传输网二期工程顺利通过验收，已正式开通运行。此工程采用富士通的DWDM设备，可在每对光纤上提供速率、2.5Gbs的16信道传输功能(即162.5G)，这是日本富士通公司的WDM(DWDM)设备首次在中国地区得到商业应用。 由前述分析可知，对DWDM器件的需求量兀论是国内还是国际市场都与日俱增且供不应求。据悉，仅

28、JDS一家，每天生产数百个8和16信道的DWDM器件仍无法满足市场的需求量。随着城域WDM市场涌现，CF这些WDM(解复用)器件的需求将迅速膨胀。2000年3月初，在Baltimoe的光纤通信会议上，CoI-nhag公司指出，光器件市场比去年增长了60。并预计，在未来几年全球光器件将以惊人的速度从25亿美元增长至近50亿美元。2005年将达到135亿美元。但另有市场分析家认为，2005年的需求量将达到82230亿美元，其中解复用器件(包括上下路复用器件和波长路由器)所占的市场份额将达20。如果市场在2005年前能达到50亿美元。即使只占其中的23，我们也将得到115亿美元甚至更多的销售量份额。

29、鉴于2003年，一个封装好的器件的平均价格可能从现在的1万美元下降至5000美元，我们可以从上面的销售值推算出，届时国际市场的需求量为500,000个WDM器。2005年，国内DWDM器件的市场有希望占全球市场的5，即至少为25,000个年，绝大部分的器件仍主要由国外制造商提供。今年国内生产该器件的厂家目前只有武邮一家，且产品全部销往国外。作为光网中光选路和光交换系统的关键器件，光上下分插复用器、光开关、全光波长转换器、可调光衰减器的市场也处于供不应求状态。日本的光开关的年增长率为以73，仅次于波分复用器，在光器件中高居第二位。最近有信息表明，美国硅谷的光开关公司年产一万只光开关，因供不应求到

30、中国来寻求合作。随着全光网走出实验室，国内光开关的市场需求也极其巨大。 五、经济效益分析 预计项目投资2000万元人民币，其中设备仪表总投资940万元，研发试制费用200万，生产材料成本消耗200万，流动资金800万元。生产情况列于下表： 光开关波分复用器可调衰减器光隔离器光放大器产量单价产量单价产量单价产量单价产量单价第一年25000.510000.55000.8140000.025001.4第二年40000.4530000.410000.6170000.0188001.2第三年60000.450000.3820000.4870000.01612000.8 第一年总产量18000只(套)总产

31、值6250万元 第二年总产量25000只(套)总产值14亿元 第三年总产量10万只(套)总产值225亿元投资回收期：根据效益核算，公司全面起动后，23年内可收回全部投资。 六、项目实施方案及计划进度 1实施方案 由于我们已经积累的无源器件设计和制造工艺基础和经验，从市场的需求出发，计划首先开发生产分立式波分复用器件、光卜下分路器、光开关、光环行器和可调光衰减器。同时与国内专家和国内著名高校合作共同开发波导式全光波长转换器、掺铒波导放大器及光电式光开关等。 2工艺流程材料购置 质量检验 组件装配 调 试 内封装 入库 高低温老化试验 外封装 高低温老化 3计划进度 项目启动后分两期进行： 第一年：投资2000万元人民币，主要完成成分立式波分复用器、光上下分路器和机械式光开关的研发、定型及小批量生产并试销售，产值达到6250万元，并同时完成可调光衰减器、光纤光栅的研发与定型以及光波长变换器和波导放大器的研发。 第二年：投资1500万元人民币，主要完成分立式波分复用器、光开关的批量化生产及销售并同时完成可调谐光衰减器的光纤光栅的小批量生产及销售以及光波长变换器和波导放大器的定型及试生产，总产值达1.4亿元。 第三年：进入规模生产分阶段，总产值达2-25亿元。 4初始的起步阶段 以上所介介绍的情况，是在有