華為發(fā)布兩款光纖傳感器產(chǎn)品！國產(chǎn)爆發(fā)，這條傳感器賽道呈指數(shù)級增長！

近日，傳感器業(yè)界關(guān)注度頗高的“2023中國光纖傳感大會”在安徽合肥舉辦，集中展示了中國光纖傳感技術(shù)發(fā)展的最新成果，推動我國光纖傳感技術(shù)整體研究進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

令人關(guān)注的是，本次大會中，華為受邀參加了“光纖傳感在油氣資源領(lǐng)域的應(yīng)用”專題研討會，發(fā)表《AI大模型助力分布式光纖傳感工程應(yīng)用》的演講，并參與《油氣長輸管道行業(yè)光纖傳感技術(shù)白皮書》審校會議，完善白皮書初稿。

這意味著，除激光雷達(dá)外，華為親自進(jìn)入了另一條傳感器賽道，并推出了多款光纖傳感系統(tǒng)。

近年來，光纖傳感尤其是分布式光纖傳感技術(shù)，因其在智慧管廊、安防等領(lǐng)域的重要作用，備受重視，成為增長最快速的傳感器賽道之一。

今年以來，中國光纖傳感領(lǐng)域消息不斷，光格科技在7月24日登陸科創(chuàng)板，拜安傳感建成國內(nèi)首條具備量產(chǎn)能力的MEMS光纖傳感器芯片生產(chǎn)線……中國光纖傳感進(jìn)入快速發(fā)展期。

華為光纖傳感布局如何？華為推出了哪些光纖傳感器產(chǎn)品？中國光纖傳感現(xiàn)狀怎樣？什么是分布式光纖傳感？詳細(xì)情況請看下文。

布局光纖傳感領(lǐng)域，華為推出兩款光纖傳感系統(tǒng)，為什么涉足這個傳感器賽道？

2023年8月11日-13日，“2023中國光纖傳感大會”在安徽合肥舉行，值得關(guān)注的是，本次大會中，我國科技巨頭華為公司受邀參加了“光纖傳感在油氣資源領(lǐng)域的應(yīng)用”專題研討會，并發(fā)表《AI大模型助力分布式光纖傳感工程應(yīng)用》的演講，此外還參與了《油氣長輸管道行業(yè)光纖傳感技術(shù)白皮書》審校會議，協(xié)助完善白皮書初稿等工作。

除激光雷達(dá)外，華為又親自下場深度參與一條傳感器細(xì)分賽道。

據(jù)華為官網(wǎng)信息顯示，早在2019年9月，華為就已經(jīng)發(fā)布了首款光纖傳感產(chǎn)品OptiXsense EF3000，該款產(chǎn)品已在山東濟(jì)華燃?xì)夤炯岸嗉矣蜌馄髽I(yè)進(jìn)行商用及聯(lián)合測試，有效保證管道安全運行。

此后，2022年6月，華為發(fā)布了光視聯(lián)動周界防護(hù)解決方案，整合光纖傳感及智能視覺技術(shù)，構(gòu)建多維感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為各種復(fù)雜周界場景構(gòu)建“零漏報、低誤報、全天候、全覆蓋”的防護(hù)檢測能力。

同年11月，在華為全聯(lián)接大會2022期間，華為推出光纖傳感新品Huawei OptiXsense EF3000-F50，面向周界防護(hù)場景。

▲來源：華為官網(wǎng)

據(jù)華為官網(wǎng)顯示，光纖傳感器產(chǎn)品屬于華為“企業(yè)光網(wǎng)絡(luò)”里的“光感知-OptiXsense”旗下，是華為正兒八經(jīng)的面向企業(yè)級用戶推出的拳頭產(chǎn)品。

▲來源：華為官網(wǎng)

據(jù)華為官網(wǎng)介紹，華為光感知基于分布式光纖振動技術(shù)，將感知算法引入光纖傳感應(yīng)用場景中，配合大數(shù)據(jù)/GIS地圖的能力，提供差異化、多維度、多場景的智慧檢測預(yù)警解決方案。

可見，華為的光感知技術(shù)是基于分布式光纖傳感器技術(shù)達(dá)成，并將華為擅長的算法技術(shù)引入光纖傳感中，提高感知能力、豐富感知場景——隨著智能傳感器的普及，可以預(yù)見未來感知算法將是傳感器企業(yè)的重要競爭差異和優(yōu)勢。

▲來源：華為官網(wǎng)

光纖傳感在國防、電力、石油、建筑、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，目前華為推出的光纖傳感產(chǎn)品主要應(yīng)用于管線巡檢查和周界安防場景。

為什么華為會進(jìn)入光纖傳感領(lǐng)域？什么是光纖傳感器？什么是分布式光纖傳感？相比其他傳感器光纖傳感器有什么優(yōu)點?

這要從光纖傳感技術(shù)的發(fā)源說起。

光纖傳感器（Fiber Optical Sensor）是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一種基于光導(dǎo)纖維的新型傳感器。光纖傳感器是光纖和通訊技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物，與以電為基礎(chǔ)的傳感器有本質(zhì)區(qū)別。

光纖最早是應(yīng)用于光的傳輸，適合長距離傳遞信息，是現(xiàn)代信息社會光纖通信的基石，目前幾乎所有高速數(shù)據(jù)通信都使用光纖。

因為光波在光纖中傳播的特征參量會因外界因素的作用而間接或直接地發(fā)生變化，人們發(fā)現(xiàn)這一特性可以用來分析探測這些物理量、化學(xué)量和生物量，因此光纖傳感器就誕生了。

不難想象，華為作為通信巨頭，本身對光纖技術(shù)具有深厚的研究和積累，因此從光纖通信進(jìn)入光纖傳感也就自然而然。

此外，通過進(jìn)入光纖傳感領(lǐng)域，華為在業(yè)務(wù)層面上也形成了光接入 OptiXaccess、光傳送 OptiXtrans、光終端 OptiXstar、光感知 OptiXsense的業(yè)務(wù)閉環(huán)，這為企業(yè)級客戶提供全面、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)至關(guān)重要。

什么是光纖傳感器？

光纖傳感器的基本原理是光源通過光發(fā)送器發(fā)出后，以光纖為傳輸載體傳送給敏感元件，在這一過程中，被測量對光的某一性質(zhì)進(jìn)行調(diào)制，被調(diào)制后的光進(jìn)入接收光纖，然后耦合到光接收器，最終光信號被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺娦盘栐俳?jīng)過信號處理系統(tǒng)處理后變成所需要的被測量。

光發(fā)送器（光源）、 光接收器、 敏感元件、 光導(dǎo)纖維及信號處理系統(tǒng)是構(gòu)成光纖傳感器的幾個重要組成部分。有些光纖傳感器中， 光無源器件也作為光線傳感器的重要組成部分。

▲光纖傳感器構(gòu)成示意圖

光纖傳感技術(shù)的核心是光纖傳感器，相應(yīng)的光纖傳感技術(shù)主要分為功能型（傳感型）光纖傳感器和非功能性（傳光型）光纖傳感技術(shù)。

兩種類型的光纖傳感器主要區(qū)別在于，光纖本身是不是作為敏感元件。分布式光纖傳感器即屬于功能型（傳感型）光纖傳感器。

▲兩種光纖傳感器區(qū)別

關(guān)于光纖傳感器更詳細(xì)的知識，請參看《149頁PPT深入了解光纖傳感器各項知識》及《中國光纖傳感技術(shù)發(fā)展路線圖》內(nèi)容，本文不再贅述。

根據(jù)上述光纖傳感器技術(shù)原理，此后發(fā)展為分布式光纖傳感器、準(zhǔn)分布式傳感器和點式傳感器三種，區(qū)別是光纖傳感測量是否連續(xù)。

分布式光纖傳感技術(shù)是在70年代末提出的，它是隨著現(xiàn)在光纖工程中仍應(yīng)用十分廣泛的光時域反射（OTDR）技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來的。

經(jīng)過多年發(fā)展，分布式光纖傳感技術(shù)產(chǎn)生了拉曼散射、布里淵散射、瑞利散射等一系列分布式光纖傳感機理和測量系統(tǒng)，并在多個領(lǐng)域得以逐步應(yīng)用。目前，這項技術(shù)已成為光纖傳感技術(shù)中最具前途的技術(shù)之一。

與離散點式傳感器、準(zhǔn)分布式傳感器相比，分布式光纖傳感系統(tǒng)中的傳感光纖既是傳感單元，亦是傳輸單元，一臺監(jiān)測距離數(shù)十至數(shù)百公里的光纖傳感設(shè)備可等效于數(shù)十至百萬個溫度、應(yīng)力、聲波探測單元，監(jiān)測距離內(nèi)全覆蓋，在長距離大范圍監(jiān)測場合下較離散點式、準(zhǔn)分布式傳感器具備優(yōu)勢。

分布式光纖傳感器中的光纖能夠集傳感、傳輸功能于一體，能夠完成在整條光纖長度上環(huán)境參量的空間、時間多維連續(xù)測量，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于布設(shè)、性價比高、易實現(xiàn)長距離等獨特優(yōu)點，特別適用于工作環(huán)境惡劣、監(jiān)測距離長的電網(wǎng)基建、城市管廊、油氣能源基建、海底纜線、交通基建、城市安防等領(lǐng)域中，受益于下游應(yīng)用領(lǐng)域的建設(shè)需求，推動了分布式光纖行業(yè)的快速發(fā)展。

分布式光纖傳感器在技術(shù)層面與準(zhǔn)分布式傳感器和點式傳感器及其他常見傳統(tǒng)傳感器的對比如下：

▲來源：中商情報網(wǎng)

根據(jù)調(diào)制方式，光纖傳感器還分為強度調(diào)制與頻率調(diào)制分類。強度調(diào)制傳感器是成本較低的，用在一些工程領(lǐng)域較多（比如，側(cè)液面，位移，間隙，壓力等甚至與生物化學(xué)指標(biāo)結(jié)合在一起的。）頻率調(diào)制像光柵多用在高價值的目標(biāo)對象上，比如戰(zhàn)斗機，航天器，大型客機，油井等等。

國際上有一些不錯的高端光柵傳感器公司，比如Luna，不過光纖本身加上數(shù)采價格不菲。做研究的采購多。目前，單光柵的比較便宜，多光柵的價格比較貴。

光纖傳感器呈指數(shù)級增長，分布式光纖傳感將打敗其他光纖技術(shù)！華為大量投資激光器企業(yè)，中國光纖傳感產(chǎn)業(yè)鏈正在崛起！

光纖傳感器市場有多大？

據(jù)此前知名市場咨詢機構(gòu) IDC 物聯(lián)網(wǎng)和通訊業(yè)務(wù)副總裁 Hugh Ujhazy介紹，預(yù)計2021-2025年，光纖傳感器（FOS）市場將呈指數(shù)級增長?；A(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)和檢測的巨大需求將大大促進(jìn)分布式光纖傳感的應(yīng)用。光纖能夠適應(yīng)各種挑戰(zhàn)環(huán)境，是推動市場增長的另一個因素。

據(jù)IDC預(yù)測，在2021-2025年期間，亞太地區(qū)（不包括日本），公共服務(wù)、石油和天然氣、水資源、交通基礎(chǔ)設(shè)施和街道照明的互聯(lián)設(shè)備數(shù)量將保持每年9.15%的復(fù)合增長率。這反映了在5年內(nèi)連接設(shè)備將從17億臺上升到25億臺。

到2025年，這一總數(shù)將占該地區(qū)連接終端總數(shù)的20%以上。近年來，由于COVID-19疫情，全球人民被迫改變工作和生活方式。于是，保護(hù)和維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施變得尤其重要。由于交通、能源和通信領(lǐng)域需要建立有彈性和高可靠的基礎(chǔ)設(shè)施，導(dǎo)致企業(yè)和家庭網(wǎng)絡(luò)連接的需求爆炸式增長。光纖已成為滿足這種不斷增長的通信需求的首選基礎(chǔ)設(shè)施。2021-2025年，移動和固定網(wǎng)絡(luò)的流量數(shù)據(jù)預(yù)測年復(fù)合增長率為13.9%，意味著到2025年，總流量將達(dá)到801.6PB，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2021年的476PB，大部分流量通過光纖網(wǎng)絡(luò)來傳輸。

分布式光纖傳感（DFOS）迅速被接納，促使制造商和供應(yīng)商大力投資研發(fā)，為客戶提供更好的產(chǎn)品。服務(wù)提供商嘗試控制效率和優(yōu)化生產(chǎn)工藝，以獲得最大的市場份額，并打敗光纖技術(shù)的其他競品。

據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院引用Frost&Sullivan（沙利文）報告數(shù)據(jù)顯示，2022年，我國光纖傳感解決方案市場規(guī)模達(dá)到93.5億元。預(yù)測到2023年，市場規(guī)模將達(dá)到117.5億元。隨著電網(wǎng)基建、城市管廊、油氣能源基建、海底纜線等行業(yè)投資的高速發(fā)展整體光纖傳感市場快速增長。

▲數(shù)據(jù)來源：弗若斯特沙利文、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

根據(jù)凌云光纖傳感報告，分布式光纖傳感市場應(yīng)用以油氣為主，包括油氣管道、油氣井下和油氣抗震的應(yīng)用，占了整體應(yīng)用的46%，軍用及事業(yè)領(lǐng)域占比12%，建筑領(lǐng)域及其他占比43%。也應(yīng)證了其在易燃易爆領(lǐng)域，以及廣域的優(yōu)勢。

光纖傳感產(chǎn)品具有小批量多品種、分布在各種細(xì)分市場的特點，國內(nèi)外的確沒有大型的專業(yè)做光纖傳感的公司，也鮮有光纖傳感器的市場數(shù)據(jù)；但是很多國外的石油巨頭、軍工巨頭，還有ABB、西門子這樣的電力設(shè)備大公司都有自己的光纖傳感業(yè)務(wù)，只不過外人對這些業(yè)務(wù)的發(fā)展情況很難摸清楚。在一些新興領(lǐng)域，比如分布式傳感，也有一批中小型的專業(yè)公司。

根據(jù)咨詢公司QYResearch的數(shù)據(jù)顯示，目前全球排名前五的光纖傳感器制造商有：Micron Optics、Honeywell、FISO Technologies、Omron和FBGS Technologies GMBH，市場份額約為39%。

目前無國產(chǎn)光纖傳感器廠商在全球市場中占據(jù)較大份額，近期上市的光格科技，是國內(nèi)分布式光纖傳感市場份額位列第一的廠商，（相關(guān)信息參看《國產(chǎn)光纖傳感器龍頭企業(yè)上市！》），此外深圳中科傳感、無錫聯(lián)河、珠海光辰、上海拜安、北京佰為深等多所國產(chǎn)傳感器企業(yè)都擁有了全套的光纖傳感解調(diào)方案。

從技術(shù)上來看，國產(chǎn)光纖傳感技術(shù)已經(jīng)很接近世界先進(jìn)水平，差距在不斷縮小中。

在光纖傳感系統(tǒng)的核心部件上，包括廈門彼格的窄帶光源，世維通的鈮酸鋰波導(dǎo)，以及長飛，長盈通保偏光纖，先品耐高溫耐輻射特種光纖及相關(guān)的器件方面都實現(xiàn)了國產(chǎn)化。

華為也深入布局光學(xué)/光電傳感器領(lǐng)域，旗下哈勃資金投資了多家激光器及相關(guān)企業(yè)。激光器是光纖傳感和激光雷達(dá)等光學(xué)/光電傳感器的光源核心零部件。

華為投資的部分激光器及光纖傳感企業(yè)（可上下滑動查看）：

縱慧芯光：提供高功率以及高頻率垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）解決方案，生產(chǎn)VCSEL芯片、器件及模組等產(chǎn)品，可應(yīng)用在3D感知、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、自動駕駛、生物醫(yī)療傳感器和高速光通信等領(lǐng)域。同時，縱慧芯光也是華為手機ToF光源的主要供應(yīng)商。2020年6月獲華為哈勃投資。

源杰半導(dǎo)體：是光通信上游光芯片領(lǐng)域國內(nèi)領(lǐng)先的 IDM 廠商，產(chǎn)品涵蓋從2.5G 到50G 磷化銦激光器芯片，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于光纖到戶、數(shù)據(jù)中心與云計算、5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)、通信骨干網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)。2020年9月獲華為哈勃投資。

炬光科技：主要從事激光行業(yè)上游的高功率半導(dǎo)體激光元器件、激光光學(xué)元器件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，擁有車規(guī)級汽車應(yīng)用（激光雷達(dá)）核心能力，正在拓展面向智能駕駛激光雷達(dá)(LiDAR)、智能艙內(nèi)駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS)等汽車創(chuàng)新應(yīng)用場景的車規(guī)級核心能力。2020年9月獲華為哈勃投資。

長光華芯：長光華芯也是研發(fā)VCSEL的企業(yè)，已推出距離傳感器、結(jié)構(gòu)光（SL）、飛行時間（ToF）三大類產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的波長包含808 nm、850 nm、940 nm等，是全球少數(shù)幾家研發(fā)和量產(chǎn)高功率半導(dǎo)體激光器芯片的公司。2019年4月獲華為哈勃投資。

微源光子：產(chǎn)品主要包括窄線寬半導(dǎo)體穩(wěn)頻激光器及模塊、窄線寬半導(dǎo)體調(diào)頻激光器及模塊、光子晶體激光器等。廣泛應(yīng)用于：相干光通信、激光雷達(dá)、光纖傳感、激光測距及科學(xué)研究等領(lǐng)域。2022年4月獲華為哈勃投資。

長進(jìn)光子：是一家研發(fā)、生產(chǎn)和銷售特種光纖并提供技術(shù)服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。擁有涵蓋稀土材料、摻稀土光纖及光子晶體光纖等特種光纖、光纖激光器及放大器等領(lǐng)域的完備研發(fā)實力與體系，掌握從光纖預(yù)制棒制備、光纖拉制到光纖性能表征的全部核心工藝技術(shù)。2022年9月獲華為哈勃投資。

海創(chuàng)光電：海創(chuàng)光電是一家以光電子技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用為核心，為新一代激光應(yīng)用系統(tǒng)提供解決方案的高新技術(shù)企業(yè)，公司的產(chǎn)品主要包括激光光學(xué)元器件及激光模組。2021年11月獲華為哈勃投資。

結(jié)語 除了激光雷達(dá)外，華為還親自研發(fā)了光纖傳感器，這與華為長期從事光纖通信技術(shù)的研發(fā)和積累息息相關(guān)。 通過進(jìn)入光纖傳感領(lǐng)域，華為實現(xiàn)了光接入 OptiXaccess、光傳送 OptiXtrans、光終端 OptiXstar、光感知 OptiXsense的企業(yè)光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)閉環(huán)。 光纖在現(xiàn)代信息通信中具有重要作用，并且快速增長，隨著光纖技術(shù)的普及，光纖傳感技術(shù)也呈指數(shù)級增長，憑借高靈敏度、高精度、抗電磁干擾、耐腐蝕等眾多優(yōu)點，光纖傳感技術(shù)在石化、醫(yī)療、新能源、交通等等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 國產(chǎn)光纖傳感技術(shù)已接近世界先進(jìn)水平，隨著國產(chǎn)替代的進(jìn)行，以及光纖傳感需求的迅猛增長，國產(chǎn)光纖傳感企業(yè)將迎來新一輪爆發(fā)期！

審核編輯 黃宇