新一代光模块调制器材料：薄膜铌酸锂产业格局梳理

一. 光模块组成

光模块是光通信领域核心器件，用于实现光电信号转换，主要结构：

（1）光发射组件（TOSA）：负责电光转换，由激光器（如DFB/VCSEL）、光学元件（如光隔离器/光调制器）等组成。

（2）光接收组件（ROSA）：负责光电转换，由光电探测器（如PIN/APD）、跨阻放大器（TIA）等组成。

（3）辅助结构：控制电路（MCU/DSP）、光接口（连接光纤）、电接口（连接服务器/交换机）、电路板等。

二. 光调制器分类

光调制器是光发射组件核心器件，功能是将电信号变化加载至光载波。

原理：通过改变材料的折射率或吸收系数，让光信号的参数（如振幅、相位、频率）按照电信号的变化来改变。

组成：电光材料（决定调制器性能）、光波导（约束光信号传输）、电极（加载外部电信号）、输入/输出端口。

分类：调制器性能主要取决于电光材料，主流材料包括硅基、磷化铟、铌酸锂三类。

2.1 硅基（硅光）调制器

（1）原理：基于等离子体色散效应，通过改变硅波导载流子浓度调控折射率，实现光信号调制。

（2）特点及应用：基于CMOS工艺，易大规模生产；主要用于短距光通信（如数据中心、局域网）。

2.2 磷化铟（InP）调制器

（1）原理：基于量子阱限制斯塔克效应，通过改变磷化铟能带结构调控光信号。

（2）特点及应用：光电性能好、材料兼容度高；主要用于中长距光通信（如城域网、骨干网）。

2.3 铌酸锂调制器

（1）原理：基于线性电光效应，通过外加电场改变铌酸锂折射率，实现光信号调制。

（2）特点及应用：速率高、带宽大；主要用于高速光通信（如1.6T光模块）。

三. 薄膜铌酸锂概览

铌酸锂（LiNbO₃）是一种具有优异电光、非线性光学性能的铁电晶体，是光通信、激光技术、量子信息领域的核心材料。

传统铌酸锂存在尺寸较大、兼容性差、驱动电压较高等限制，升级方向为薄膜铌酸锂 ：

（1）原理：将铌酸锂单晶从体材料上剥离后转为纳米级薄膜，并将其键合在硅基衬底。

（2）性能提升：硅基兼容、高密度集成、更大带宽、更低损耗。

（3）工艺：主流为Smartcut（离子注入剥离法），原材料（碳酸锂/五氧化二铌）→铌酸锂晶体→薄膜铌酸锂→调制器→光模块。

四. 相关布局厂商

薄膜铌酸锂技术壁垒较高，当前市场参与者较少：

（1）铌酸锂晶体：爱普科斯（德）、Crystal（美）、Korth Kristalle（德）、福晶科技、天通股份、德清华莹。

（2）铌酸锂调制器：富士通（日）、住友金属（日）、光库科技、Lumentum（美）、Hyper Light（美）。