電流互感器延時環(huán)產業(yè)深度調研及未來發(fā)展現(xiàn)狀趨勢

電流互感器延時環(huán)產業(yè)深度調研及未來發(fā)展現(xiàn)狀趨勢三級標題光電子器件發(fā)展趨勢（一）產業(yè)政策為行業(yè)發(fā)展奠定了良好的基礎光電子器件產業(yè)是國家鼓勵發(fā)展的高科技產業(yè)，也是國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)中的支柱產業(yè)，近年來受到國家相關部門的高度重視，相繼出臺了一系列政策予以支持。鼓勵政策為光電子器件行業(yè)創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境，有益于行業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。（二）高端領域逐漸實現(xiàn)國產化中國國內市場發(fā)展迅速，不少企業(yè)成功抓住這一歷史機遇，掌握半導體、精密光學鍍膜及光學超精密加工等相關核心技術，逐步實現(xiàn)產品和技術的。伴隨世界貿易格局的變動和國內產業(yè)升級進程的推進，政府逐漸加大對國內高端制造業(yè)的鼓勵和扶持力度，包括光電子元器件在內的高端制造業(yè)正加速進程。（三）相關光電子領域技術面向科學前沿陣地超精密加工技術、光學薄膜設計及精密鍍膜技術、光刻技術等半導體制程技術等已成為多領域的技術核心。光學光電子制造技術面向科學前沿陣地，是新型信息終端設備制造、智能消費相關設備制造，乃至智能制造裝備產業(yè)、先進醫(yī)療設備及器械制造的重要發(fā)展支撐，前述技術進步將直接推動該些領域的發(fā)展。三級標題光電子器件行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀近年來，中國光電子器件產量整體波動較大。2017-2018年我國光電子器件產量穩(wěn)步增加，2019-2020年產量下降，降幅超10%。2022年1-10月全國光電子器件產量為9019．2億只，同比下降11．3%。近年來，中國光器件市場規(guī)模穩(wěn)步增長，2020年達到195億元，2016-2020年年復合增長率超12%。受5G通訊技術及其他空間信息通訊技術驅動，中國光器件設備將向好發(fā)展，預計2022年市場規(guī)模突破250億元，2023年將達273億元。四級標題特種光纖行業(yè)基本情況（一）特種光纖定義及分類特種光纖是指在特定的波長上使用，為了實現(xiàn)某特種功能而設計制造的光纖。特種光纖包括除常規(guī)通信光纖以外的具有特殊功能的各類光纖的總稱。特種光纖與常規(guī)通信光纖在摻雜元素、工作波長、結構以及光學性能上差異較大，且根據(jù)不同的性質，應用也不同；特種光纖是光纖激光器中的關鍵原材料，同時也是激光傳輸最便捷的傳輸介質；特種光纖也可應用于光纖通信器件如光放大器、波長變換等光纖器件的制作；特種光纖還用于醫(yī)療光纖器件如內窺鏡等，還有一些傳感光纖器件可用于航空航天、石油化工等領域，如壓力、溫度等的傳感探測器及光纖陀螺、水聽器等。相較于普通光纖，特種光纖的制備工藝上要更為復雜，應用屬性要求更為苛刻，對于行業(yè)廠商的專業(yè)技術能力要求也更為特別。一方面，特種光纖需要具有較普通光纖更為苛刻的技術響應能力；另一方面，為滿足特定需求，特種光纖產品的生產工藝往往難以通過產業(yè)鏈上下游協(xié)作完成，要求廠商自身具備一定的上游生產工藝研發(fā)能力，甚至通過自研部分生產工藝以滿足各類應用場景的需要。近年來，隨著數(shù)字經濟、智慧城市、物聯(lián)網等信息技術的迅速發(fā)展，各種應用場景下的光通信需求正在快速釋放。同時，我國正在大力推進產業(yè)技術升級，加強行業(yè)自主創(chuàng)新，在此背景下以光纖為代表的電子信息等核心產業(yè)成長為我國技術創(chuàng)新的排頭兵。從光通信領域內來看，在全球數(shù)字化、智能化程度不斷提升，電子信息應用場景不斷泛化的背景下，特種光纖的核心價值日益凸顯。（二）全球特種光纖行業(yè)概況根據(jù)Statista的數(shù)據(jù)，2019年全球特種光纖市場規(guī)模為154．6億美元，歐洲是全球最大的特種光纖區(qū)域市場，規(guī)模為47．9億美元，亞太地區(qū)的市場規(guī)模為30．3億美元。未來5年，根據(jù)Statista的數(shù)據(jù)，2025年全球特種光纖市場規(guī)模將達到421．3億美元，復合增長率為18．1%，包括中國、印度在內的新興經濟體還將迎來特種光纖市場的快速發(fā)展。目前，以中國為代表的東亞是區(qū)域經濟增速較快地區(qū)。另外，從應用市場而言，航空航天、風能、燃料電池和其他新的工業(yè)應用都將為特種光纖提供更多的市場。（三）中國特種光纖行業(yè)概況中國近年來特種光纖市場長期保持快速增長態(tài)勢。特種光纖因其特殊的產品性能，在國防、航空航天、能源、電力、醫(yī)療等領域得到廣泛應用，下游市場需求不斷增長。如保偏光纖是航空航天光纖陀螺（FiberOpticalGyro，F(xiàn)OG）的核心器件；耐高溫光纖、彎曲不敏感光纖、抗輻射光纖、紫外光纖等特種光纖廣泛應用于航空航天領域；特殊孔徑、大芯徑光纖和光纖傳感產品廣泛應用于激光手術、激光成像以及醫(yī)學傳感；振動傳感光纖在長距離石油管道監(jiān)測中得到大量運用。此外，新基建推動了特種光纖在特高壓、軌道交通、5G等領域需求的快速釋放，將成為特種光纖產業(yè)的新興增長點。在特高壓領域，特種光纖在直流輸電測量和控制系統(tǒng)中已經得到廣泛應用；在軌道交通領域，依托特種光纖在高溫、高濕、易爆等惡劣環(huán)境下所具有的數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)對交通軌道溫度、應力和振動的實時監(jiān)測，確保交通軌道安全運行。未來隨著新基建的推進，特種光纖市場的需求將保持快速增長態(tài)勢。我國經濟正在轉型發(fā)展，從規(guī)?；l(fā)展轉向高質量發(fā)展，產品升級換代，預計我國的特種光纖的應用領域將不斷拓展，市場需求將持續(xù)增長。據(jù)工信部下屬智庫賽昇信息技術研究院數(shù)據(jù)顯示，2019年中國特種光纖市場規(guī)模將在2018年的基礎上增長5．7%，達到97．9億元水平，保持穩(wěn)定增長態(tài)勢。（四）中國特種光纖行業(yè)發(fā)展趨勢1、我國特種光纖市場未來還有較大提升潛力相對于行業(yè)領先企業(yè)，我國特種光纖產業(yè)起步較晚，目前在個別細分領域接近國際先進水平，但整體距離全球先進水平還有一定差距。特種光纖行業(yè)的發(fā)展，還會影響到下游光纖放大器、激光器、光纖傳感器等多個環(huán)節(jié)，進而影響通信、工業(yè)互聯(lián)網等多個領域的發(fā)展。因此，率先實現(xiàn)技術突破的本土特種光纖廠商，能夠在我國特種光纖行業(yè)獲得更多話語權。隨著新基建的推進，特種光纖市場的需求將保持快速增長態(tài)勢。隨著國內疫情快速得到控制，預計在新基建的強力推動下，2021年后特種光纖市場將在疫情后迎來高速增長，在航天、軌道交通、能源、醫(yī)療等行業(yè)領域需求的持續(xù)推動下，2024年特種光纖市場規(guī)模將達到187．4億元，年復合增長率13．9%。特種光纖主要市場品類是有源光纖，占比為30%至35%；其次是傳能光纖，占比為25%至30%；再次為保偏光纖，市場占比為20%至25%。2、國產特種光纖產品在部分領域已經形成突破特種光纖技術具有技術要求高、工藝難度大、與終端用戶需求結合緊密的特點。由于特種光纖對重點產業(yè)的關鍵性作用，國內特種光纖行業(yè)面臨外部技術封鎖和禁運，這造成了當前幾大類國產特種光纖產品的發(fā)展水平不夠均衡的局面。比如摻稀土元素類特種光纖，國產光纖僅有摻鐿、鉺、銩等幾種元素的光纖產品，但國外廠商除產品之外，還發(fā)布了摻釹、鈥等稀土元素，以及兩種及以上稀土元素共摻的光纖產品。在國內市場上，EDF（摻鉺光纖）的大部分市場份額仍被外國廠商占據(jù)，國產中低功率YDF（摻鐿光纖）已開始量產，正在高功率產品方面奮起直追。在光纖陀螺用保偏光纖方面，因國際禁運和國內產品性能提升，市場已被國內廠商占據(jù)，通信器件用保偏光纖已實現(xiàn)小部分國產化，但大部分市場由國外廠商占據(jù)，波導及耦合光纖目前已能全面實現(xiàn)國產化，且產品技術指標與國際先進水平差距不大。在抗輻射、耐高溫、抗旋轉、彎曲不敏感光纖等，國產產品已占據(jù)了一定的市場份額，不過在一些特殊領域，比如超高溫領域，國外廠商仍居于主導地位。光纖傳感推動特種光纖市場持續(xù)增長光纖傳感已經成為物聯(lián)網的重要感知技術之一。20世紀70年代，在光纖通信技術的帶動下，光纖傳感技術有了一定發(fā)展，光纖傳感技術是一種以光波作為載體、以光纖作媒介感知并傳輸外界變化的現(xiàn)代傳感技術，與傳統(tǒng)的以電信號作為參考量的傳感器相比，光纖傳感器具有以下優(yōu)勢：首先，光纖是由二氧化硅制造而成，它本身是一種絕緣體，并且耐腐蝕、耐高溫，對電磁不敏感，可應用于石油煤礦、強電磁干擾、各種機電設施等場合；其次，光纖是無源器件，不會對被測量的環(huán)境產生影響；最后，光纖重量輕、體積小，可以根據(jù)具體的使用環(huán)境將傳感器制作成任意形狀，便于在航空航天器以及其他狹小空間應用；此外，光纖傳感器還具有靈敏度高等優(yōu)點。光纖傳感技術由于具有無可比擬的優(yōu)勢，在現(xiàn)代測量技術中越來越多的受到人們重視，被廣泛應用在電力工程、海洋防御、周界安防等領域。3、在特種光纖關鍵工藝和原材料研發(fā)取得突破的本土企業(yè)特種光纖生產所需關鍵生產設備和原材料，比如預制棒制備所需襯管、套管、涂料，以及光纖封裝膠、固定膠等還有很大部分需要進口。國內企業(yè)在突破關鍵設備和原材料方面，不但需要投入大量的研發(fā)力量，還需要繞開國外大企業(yè)專利布局。在國內特種光纖強勁市場需求的推動下，本土特種光纖企業(yè)如果能夠突破國外技術壁壘，就能在特種光纖行業(yè)的競爭中脫穎而出。4、光纖激光器替代加速，打開特種光纖廣闊市場空間激光器一般可按照增益介質、輸出功率、工作方式、輸出波長、脈沖寬度等來區(qū)分。按照增益介質（工作物質）分類，激光器的增益介質包括氣體激光器、液體激光器和固體激光器，特定增益介質決定了激光波長、輸出功率和應用領域。氣體中具有代表性的是二氧化碳氣體激光器，固體中具有代表性的包括紅寶石激光器、半導體激光器、光纖激光器和YAG激光器等。光纖激光器工作的增益介質為摻稀土元素特種光纖。自從光纖激光器問世后，就成為激光領域最為活躍的研究方向之一。隨著新型泵浦技術的采用和大功率半導體激光器制造技術的進一步發(fā)展成熟，光纖激光器得到了飛速發(fā)展。與傳統(tǒng)的固體激光器相比，光纖激光器具有結構簡單、閾值低、散熱性能好、轉換效率高、光束質量好等優(yōu)點。從經濟角度上看，相比二氧化碳激光器，光纖激光器轉化效率更高，使用成本較低，根據(jù)OFweek激光網的測算可得，光纖激光器使用成本為23．4元/小時，二氧化碳激光器的使用成本為39．1元/小時①。相比YAG（YttriumAluminumGarnet，釔鋁石榴石）激光器，光纖激光器功率高、效率高且免調節(jié)、免維護，或將逐漸替代YAG激光器。光纖激光器滲透率提升空間廣闊。光纖激光器應用范圍非常廣泛，包括激光光纖通訊、激光空間遠距通訊、工業(yè)造船、汽車制造、激光雕刻、激光打標、激光切割、印刷制輥、金屬非金屬鉆孔/切割/焊接、國防安全、醫(yī)療器械儀設備、大型基礎建設，作為其他激光器的泵浦源等。根據(jù)《2021中國激光產業(yè)發(fā)展報告》，從我國光纖激光器市場來看，國產光纖激光器逐步實現(xiàn)由依賴進口向自主研發(fā)、替代進口到出口的轉變。隨著國內光纖激光器企業(yè)綜合實力的增強，國產光纖激光器功率和性能逐步提高，我國光纖激光器市場從2014年的28．6億元增長到2020年94．2億元，預計2021年會繼續(xù)增長到108．6億元。光纖激光器的市場需求保持著增長態(tài)勢，光纖激光器的增益介質為特種光纖，隨著光纖激光器的替代加速，將為特種光纖市場增長打開廣闊空間。四級標題光纖陀螺行業(yè)基本情況（一）光纖陀螺行業(yè)慣性導航技術慣性導航（InertialNavigationSystem，INS）是一種不依賴外部導航信息的自主式導航定位技術，其基本工作原理是通過測量線加速度和角速度來解算運載體位置信息并實現(xiàn)定位導航，由于不向外部輻射能量、不依賴于外部信息，因而具備不與外界交互而自主獨立工作的能力。慣性導航系統(tǒng)是以測量角速度的陀螺和測量線加速度的加速度計為敏感元器件，根據(jù)陀螺的輸出建立導航坐標系，根據(jù)加速度的輸出并結合初始運動狀態(tài)，推算出運載體的實時速度、位置和航行、姿態(tài)等導航參數(shù)的解算系統(tǒng)。作為三大常見定位技術之一（三大常見定位技術分別是以衛(wèi)星定位GNSS為代表的信息定位、以激光雷達定位為代表的環(huán)境特征匹配定位，以及慣性導航定位），慣性導航定位的優(yōu)勢是具有強自主性、強抗干擾能力和不依賴外界信號等特性，同時可為運載體全面提供位置、姿態(tài)、速度等信息，因此具有不可替代性。但慣性導航也存在誤差累計等缺點，因而經常由全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)和慣性測量單元（IMU）組合成導航系統(tǒng)方案。陀螺和加速度計等慣性傳感器是慣性導航系統(tǒng)的核心器件，對系統(tǒng)的精度起決定性作用。其中，陀螺用以獲取運動的角速度并測量其角度變化，通過角速度獲取方向信息，在慣性導航中起到姿態(tài)解算、輔助定位的作用；加速度計用以獲取運載體的線性加速度并測量其速度變化，起定位及修正姿態(tài)作用。通常情況下，每套慣性測量單元裝置包含3組陀螺和加速度計，分別測量三個自由度的角速度和線加速度。慣性導航行業(yè)通常與制導控制行業(yè)并稱，需要融合慣性制導、制導控制、運動控制、運動傳感等領域的核心技術，屬于新一代信息技術與高端裝備制造相融合的高新技術與戰(zhàn)略性新興產業(yè)。從產業(yè)鏈角度，慣性導航分為上游器件層、中游系統(tǒng)層和下游應用層三個環(huán)節(jié)。其中上游器件層對慣性導航系統(tǒng)起到決定性作用，且其技術門檻高，是產業(yè)鏈的核心部分，即慣性傳感器供應商及GNSS元器件供應商；產業(yè)鏈中游為慣性導航系統(tǒng)模塊生產企業(yè)、GNSS模塊生產企業(yè)及慣性組合導航系統(tǒng)集成商；產業(yè)鏈下游為需求端，即各種應用領域，包括領域和民用領域的各大終端客戶。領域方面，慣導系統(tǒng)在艦艇船舶、航空飛行器、航天飛機、制導武器、陸地車輛、機器人等裝備上均有所應用，民用領域則包括消費電子、無人機、自動駕駛等相關行業(yè)。其中，領域為主要需求市場，其應用占比約80%，包括車、導彈、航天、艦船等企業(yè)；民用領域則包括消費電子、無人機、自動駕駛等相關行業(yè)，應用占比約20%。（二）光纖陀螺之于慣性導航陀螺加速度計是慣性導航系統(tǒng)的核心器件，決定了慣性導航系統(tǒng)的精度。光纖陀螺是現(xiàn)代慣性導航的主流儀表之一，由于具有質量輕、體積小、結構緊湊、靈敏度和精度高、工作可靠等優(yōu)點，在很多領域已經完全取代了機械式的傳統(tǒng)陀螺，成為現(xiàn)代導航儀器中的關鍵部件。1、光纖陀螺的分類根據(jù)工作的原理不同，現(xiàn)代陀螺可劃分為激光陀螺、光纖陀螺、MEMS陀螺及半球諧振陀螺等。自1910年首次用于船載指北陀螺羅經以來，陀螺技術已發(fā)展了四代。傳統(tǒng)意義上的陀螺是指服從牛頓力學的機電陀螺，隨著激光技術和微電子技術的發(fā)展，光學陀螺和MEMS陀螺等建立在全新測量原理上的陀螺蓬勃發(fā)展。光纖陀螺和激光陀螺均屬于光學陀螺范疇。2、光纖陀螺的工作原理光纖陀螺（FiberOpticGyro，F(xiàn)OG）的基本原理來自光學薩格納克（Sagnac）效應。Sagnac效應是相對于慣性空間轉動的閉環(huán)光路中傳播光的一種普遍的相關效應，即在閉合光路中存在兩束從光路同一點出發(fā)的、沿相反方向傳播的光，兩束光沿光路傳播一周回到出發(fā)點時，如果閉合光路所在平面的法線方向存在相對慣性空間的角速度，則兩束光之間會產生與角速度相關的相位差。光纖陀螺通過光纖環(huán)的匝數(shù)和長度來增加所圍繞的總面積，而增強Sagnac效應，從而實現(xiàn)載體角速度信息的精確測量。3、光纖陀螺的優(yōu)勢光纖陀螺是一種全固態(tài)的陀螺，主要優(yōu)點在于高可靠性、長壽命、快速啟動、耐沖擊和振動、對重力不敏感、大動態(tài)范圍等，這是傳統(tǒng)機電陀螺所無法比擬的。具體而言，與傳統(tǒng)的機電陀螺相比，光纖陀螺不使用機械轉動部件，所以靈敏度更高；與環(huán)形激光陀螺相比，不需要精密加工的光學腔、克服鎖區(qū)的機械偏頻機構、幾千伏的高壓電源等，制造工藝更為簡單，使用壽命更長；與MEMS陀螺相比，在技術指標和環(huán)境適應性上具有優(yōu)勢。因此光纖陀螺近些年來成為國內各導航設備的主力傳感器，占據(jù)了絕大部分的市場份額。4、光纖陀螺行業(yè)應用情況光纖陀螺目前已是慣性技術研究領域的主流陀螺。早在2005年，光纖陀螺就已占據(jù)國外中近程導彈、中程導彈、衛(wèi)星等武器裝備領域一半以上的用量。慣性技術是提高戰(zhàn)略武器（如彈道導彈、運載火箭、衛(wèi)星等）導航、制導與控制精度的核心技術。根據(jù)世界慣性技術權威機構美國麻省理工學院Draper實驗室預測，光纖陀螺將成為未來高精度慣性導航領域的主導器件，基于光纖陀螺的慣導系統(tǒng)是實現(xiàn)戰(zhàn)略武器高精度信息獲取的關鍵測量系統(tǒng)，因此高精度光纖陀螺及其慣導系統(tǒng)是未來戰(zhàn)略武器高精度慣導系統(tǒng)發(fā)展的最主要方向。國外的慣性技術屬于高度保密的核心技術，禁止向我國出口和轉讓。一般而言，視應用場景性能需求，不同精度的光纖陀螺對應不同的應用范圍，涵蓋從戰(zhàn)略級武器裝備到商業(yè)級民用產品的各領域。中高精度的光纖陀螺主要應用在航空航天等高端武器裝備領域，而低成本、低精度光纖陀螺主要應用在石油勘查、工業(yè)機器人等精度要求不高的民用領域。另外，在中高端無人機的飛行控制、高鐵振動傳感及鐵路軌道檢測、航空、陸上移動測繪、無人駕駛汽車等領域也有廣泛的應用。光電集成、專用光纖等先進微電子與光電子技術的發(fā)展，加速了光纖陀螺的小型化和低成本化。（三）國內外光纖陀螺發(fā)展概況自20世紀70年代現(xiàn)代光纖陀螺設想提出以來，光纖陀螺關鍵技術發(fā)展至今已取得重大突破，應用領域不斷拓展。美國是最早進行光纖陀螺研究和應用的國家。國內對于光纖陀螺的研究起步相對較晚，但發(fā)展較快。在國內光纖通信和光電子器件發(fā)展基礎上，目前我國光纖陀螺性能和應用均已達到國際先進水平。在高端產品方面，我國與外國頂尖產品的技術差距在不斷縮小。國內從事光纖陀螺研發(fā)生產的單位主要有：北京航空航天大學、J1單位、北京理工大學、浙江大學及航天科工集團、航天科技集團、兵器工業(yè)集團等集團下屬科研單位。三級標題光電子器件產業(yè)鏈光電子器件是利用電-光子轉換效應制成的各種功能器件，光電子技術的關鍵和核心部件，是現(xiàn)代光電技術與微電子技術的前沿研究領域，是信息技術的重要組成部分。光電子器件產業(yè)鏈上游為原材料，包括電子元器件、PCB、光芯片、連接器、連接高功率光纖線、聲光器件、光組件等；中游為各類光電子器件，分為光源器件、光傳輸器件、光控制器件、光探測器件、光存儲器件、光顯示器件六種；下游廣泛應用于光通信、5G、光顯示、手機相機、微光攝像機、紅外探測、醫(yī)學探測等領域。三級標題光電子器件競爭格局光電子器件行業(yè)發(fā)展數(shù)十年，已基本形成全球化、開放競爭的市場格局。美國企業(yè)依然占據(jù)全球光電子器件市場領先地位。頭部廠家掌握關鍵芯片、高級算法等一系列核心技術，在高端產品上具有競爭優(yōu)勢。全球光電子器件領先企業(yè)Ⅱ-VI和Finisar、Lumentum和Oclaro等之間并購重組，市場占比進一步上升至19%和14%。光學光電子元器件行業(yè)現(xiàn)狀：光學