新一代光调制器材料：铌酸锂晶体供应格局梳理

一. 光模块结构

光模块是用于实现光电信号转换的光通信器件，主要结构：

（1）光发射组件（TOSA）：负责电转光，由激光器（DFB、VCSEL）、光学耦合元件（光隔离器、光调制器）等组成。

（2）光接收组件（ROSA）：负责光转电，由探测器（PD、PIN、APD）、跨阻放大器（TIA）等组成。

（3）辅助结构：由控制电路（MCU、DSP）、光接口、电接口、电路板等组成。

二. 光调制器概览

光调制器内置于光发射组件，作为信号编码器，核心功能是将电信号转换为光信号。

（1）原理：通过改变材料的折射率或吸收系数，将电信号加载到光载波上，使光信号参数（如振幅、相位、频率、偏振态）发生改变。

（2）结构：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。

三. 光调制器分类

3.1 硅基调制器

（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来调制光信号。

（2）特点：基于CMOS工艺，可高密度集成、成本低；但调制带宽有限、功耗较高。

（3）应用场景：短距互联（如数据中心）、硅光集成芯片。

3.2 磷化铟调制器

（1）原理：基于量子阱限制斯塔克效应，通过电场改变磷化铟能带结构来调制光信号。

（2）特点：光电性能优异、调制带宽高；但成本高、集成度受限。

（3）应用场景：中长距光通信、高速相干光模块。

3.3 铌酸锂调制器

（1）原理：基于线性电光效应，通过电场改变铌酸锂折射率，实现光信号调制。

（2）特点：电光系数大、高速性能优异；传统器件体积大（发展方向为薄膜铌酸锂）。

（3）应用场景：中长距光通信、高速相干光模块。

四. 薄膜铌酸锂概览

铌酸锂（LiNbO₃）是一种人工合成的铁电晶体，具备优异的电光、压电、非线性光学性能，是光通信领域的核心功能材料。

传统铌酸锂存在尺寸较大、兼容性差等限制，升级方向为薄膜铌酸锂（LNOI）：

（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上，形成 “铌酸锂薄膜-绝缘层-衬底” 结构。

（2）性能提升：硅基兼容、高密度集成、更大带宽、更低功耗。

（3）主流工艺：键合-剥离法，基底准备→氢离子注入→晶圆键合→剥离与薄膜转移→薄膜平整化。

五. 铌酸锂晶体供应格局

（1）海外：信越化学（日）、住友电工（日）、Crystal（美，现属Lumentum旗下）、Korth Kristalle（德）、

（2）国内：天通股份、福晶科技、德清华莹（中电科旗下）、南智芯材。