ARTICLE · 1206326
国防军工行业深度报告:特种光纤应用广泛,AI有望成为未来主要增量(附)
特种光纤要求严苛、壁垒高，当前主要下游包括传统光通信与防务，商业航天有望带来新增量。特种光纤核心材料采用PCVD 等离子体化学气相沉积工艺制造，通过精确控制折射率分布实现低衰减与优异双折射性能，相较普通光纤产品，特种光纤行业技术具有要求严苛、工艺难度大、研发周期长，产业链壁垒高等特性。特种光纤包括保偏光纤、掺稀土光纤和空芯光纤等，主要配套在5G 通信、传感光纤器件、光纤陀螺及特殊激光器等，1）传统光通信：以掺铒光纤为增益介质的掺铒光纤放大器是光通信系统的核心器件，用于补偿光在传输过程中的衰减、失真，有助于实现信息的长距离、大容量、高速率传输；2）防务：光纤陀螺为各类武器装备提供高精度的航向、姿态和角速度信息，确保在复杂战场环境中依然能够精准打击和稳定航行，保偏光纤绕制的光纤环是光纤陀螺的核心器件；激光武器中的激光发射器承担着产生高能、高质量激光束的关键任务，其中特种光纤为核心组成部件。3）商业航天：掺稀土光纤可用于激光通信终端核心部件光纤激光器与放大器中，起到释放出特定波长的激光和放大光信号的作用，随着通信卫星和算力卫星对激光通信终端需求的持续拉动，有望成为特种光纤的新增量。
CPO/NPO 带动保偏光纤需求，AI 有望打开保偏光纤成长空间。随着高速 SerDes 速率持续提升，传统可插拔光模块中交换芯片至前面板光模块之间的高速电互连面临更高插损、功耗及信号完整性压力。CPO/NPO通过将光引擎向交换芯片靠近，可显著缩短高速电信号在PCB 上的传输距离，从而降低链路损耗和系统功耗。1）目前主流CPO 方案多采用“外置激光器+硅光引擎”架构，由外置激光器提供连续光源，硅光引擎完成调制及光电转换。由于硅光调制器、光波导等器件通常对输入光偏振态较为敏感，外置激光器与硅光引擎之间需要尽可能保持稳定的偏振方向，因此保偏光纤有望成为该段光路的重要连接材料。2）NPO 同样可采用外置激光架构，从而带来保偏光纤需求。相较CPO，NPO 将光引擎布置于交换芯片附近，在缩短高速电互连距离的同时兼顾可维护性，短期有望成为高速网络升级的重要过渡方案。进一步看，在单芯片性能提升逐步放缓背景下，为满足超大规模AI 模型对低时延、大规模统一算力域的需求，Scale-up 网络有望持续扩容。以Rubin UltraNVL576为例，相较当前NVL72，单个Scale-up 域内GPU 数量大幅提升，高速互联端口及光连接数量同步增加，有望进一步带动CPO/NPO、外置激光器及保偏光纤等环节需求增长。
一、特种光纤应用广泛，市场规模正快速上升
特种光纤是指区别于常规通信光纤，具有特殊材料和结构，从而具备特殊性能和用途的光纤。其 核心材料采用PCVD等离子体化学气相沉积工艺制造，通过精确控制折射率分布实现低衰减与优 异双折射性能，主要配套在光纤陀螺、激光器、5G通信及传感光纤器件等，并广泛应用于先进制 造、光通信、测量传感、国防军工、医疗健康、科学研究等领域。 基于不同的材料掺杂体系、波导结构设计、制造工艺及光学特性的集合，特种光纤品类繁多；具 有代表性的三大子类为保偏光纤、掺稀土光纤和空芯光纤。 1）保偏光纤：通过在纤芯周围引入应力施加区（SAP）或采用非圆对称结构设计，使光纤产生 较大的双折射效应，从而实现偏振态稳定保持。根据结构形式不同，保偏光纤主要包括熊猫型、 领结型、椭圆应力型和椭圆芯型等。受益于光纤陀螺、光纤传感及高端光通信等领域的发展，保 偏光纤已成为特种光纤中应用最成熟的产品之一。 2）掺稀土光纤：在纤芯中掺杂镱（Yb）、铒（Er）、铥（Tm）等镧系稀土离子，具备产生特定 波长激光或放大光信号的增益功能，通常采用双包层或三包层结构以提升泵浦光吸收效率与输出 功率。按掺杂元素差异，主要包括掺镱光纤（主导高功率光纤激光器，服务先进制造）、掺铒光 纤（EDFA 核心，服务 400G/800G长距光通信）、掺铒镱光纤（1.5μm光纤激光雷达光源）、掺 铥光纤（2μm激光，服务医疗与国防军工）及功能增强型（保偏掺镱、抗辐照掺铒、掺铒镱等）， 是当前特种光纤中产值规模最大、应用最广的子类。 3）空芯光纤：以空气替代石英玻璃作为光信号传输介质，采用反谐振或光子带隙微结构包层实 现导光。相较传统石英芯光纤，空芯光纤具有更低传输时延、更低非线性效应及更高容量传输潜 力，可同时缓解时延、衰减与容量三大物理瓶颈。空芯光纤被视为 AI 时代数据中心互联（DCI） 与智算集群组网的潜在颠覆性技术。
相较普通光纤产品，特种光纤行业技术要求严苛、工艺难度大、研发周期长，产业链壁垒高。 1）特种光纤涉及光电子学、材料科学、结构力学等多学科、多领域知识，需要长期基础理论研 究，同时需要在生产实践中反复论证、改进工艺路线，才能实现高品质、高批次一致性的规模化 量产。以保偏光纤为例，目前大都采用改进的化学气相沉积法（MCVD）制造，由于这类光纤一 般包括外包层、应力层、内包层和芯层，所有结构都一次沉积并同步熔缩成形，制造过程中既要 控制应力区的形状，又要保持内包层和纤芯的圆度与同心度，工艺本身较为复杂，成品率较低； 同时预制棒在高温拉丝炉中的受热均匀性易受影响，拉丝张力控制难度大，进一步造成保偏光纤纵向一致性变差，拉制效率与成品率难以提升；此外，石英玻璃硬度很高，小直径预制棒打孔加 工难度大，容易出现两孔对称性、平行度不达标的问题。因此制造过程复杂，成品率较低。 2）特种光纤行业长期受到国际技术封锁，国外的核心制造技术都被严格保密，国内企业难以深 入了解国外技术的最新发展，技术成长主要依靠企业自身长期的技术探索和经验积累，具有较高 的技术壁垒。 特种光纤行业上游主要包括石英管材、光纤涂料、工业气体、化学品等原辅材料供应商以及各类 生产设备和检测设备供应商，特种光纤制造对上游关键原材料的纯度、精度等均有严格要求，同 时核心生产设备的参数控制水平决定特种光纤设计方案的可实现性与生产效率，如预制棒制备设 备对化学反应的温度、压力、气体流速等关键参数的控制影响光纤预制棒的均匀性，光纤拉丝塔 对加热温度和拉丝速度等参数的控制影响光纤一致性及稳定性。
我国特种光纤市场需求持续保持快速增长态势，市场规模将不断扩大。据华经产业研究院数据， 国内特种光纤市场规模从2019年的43亿元增长至2024年的84亿元，在国家政策大力支持和下 游应用场景加速拓展的双重驱动下，预计到 2028 年国内特种光纤市场规模有望攀升至 130.6 亿 元；同时海外市场2028年规模预计扩大至34.2亿美元。我们认为以AI光通信、商业航天为代表 的高成长性行业有望带动需求进一步提高。
二、AI需求或成为特种光纤未来主要增量
特种光纤主要下游应用为光通信、先进制造和防务业务，未来 AI、空间激光通信、量子通信、生 物医疗传感等新兴领域对特种光纤需求也有望快速增长。
2.1 传统光通信：高速率传输对掺稀土光纤要求提高
座，承担着海量数据的传输、交换、调度功能，在保障网络安全、数据安全方面尤为重要。为满 足数据中心间长距高速互联需求，骨干传送网迫切需要从当前 100G/200G 升级至 400G。 光纤放大器作为光通信系统的核心器件，用于补偿光在传输过程中的衰减、失真，有助于实现信 息的长距离、大容量、高速率传输。以掺铒光纤（EDF）为增益介质的掺铒光纤放大器（EDFA） 及相关技术的出现奠定了现代高速光通信的基座，使光传输具有传输容量大、质量好、损耗小、 保密性好、中继距离长等优势，并能够持续创新和进步，以助力光通信系统不断适应新的复杂应 用场景和需求。随着全球新一轮科技革命和产业变革的深入推进，超大规模数据中心建设、 5G/6G 通信网络建设等将持续加速，新业务、新应用的大量涌现将对光通信系统的容量、速率、 时延、成本等持续提出更高要求，驱动光纤放大器及掺铒光纤市场规模持续扩容。数据传输需求持续增大，高速率光传输网、骨干网是发展趋势。高速光传输是通过光信号在光纤 中实现高速率、大容量数据传输的技术，核心目标为提高频谱效率与传输可靠性，该技术广泛应 用于运营商骨干网、数据中心互联及5G/6G通信领域，涉及调制、检测、复用、均衡及编码等环 节。随着人工智能、云计算、大数据、物联网等信息技术快速发展和传统产业数字化转型，催生 了跨区域节点和中心节点间大流量互联的需求，创造海量的，数据流量传输需求。为有效应对数 据流量与数据交汇量的爆发式增长，光通信系统亟待升级以实现更大容量、更高速率和更低时延 的信息传输。400G 光传输网的出现，以其更高的传输速率、更低的单比特能耗和成本优势，成 为推动光传送网络周期发展的关键代际技术。骨干传送网作为关键信息基础设施中的关键基础底
2.2 防务和商业航天：需求有望平稳上升
此报告完整内容与行业资料合集，可扫码进入星球社群查看
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
