近日，傳感器業(yè)界關注度頗高的“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發(fā)展的最新成果，推動我國光纖傳感技術整體研究進展和產業(yè)化進程。

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

這意味著，除激光雷達外，華為親自進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，因其在智慧管廊、安防等領域的重要作用，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，拜安傳感建成國內首條具備量產能力的MEMS光纖傳感器芯片生產線……中國光纖傳感進入快速發(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品？中國光纖傳感現狀怎樣？什么是分布式光纖傳感？詳細情況請看下文。

布局光纖傳感領域，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域的應用”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。

除激光雷達外，華為又親自下場深度參與一條傳感器細分賽道。

據華為官網信息顯示，早在2019年9月，華為就已經發(fā)布了首款光纖傳感產品OptiXsense EF3000，該款產品已在山東濟華燃氣公司及多家油氣企業(yè)進行商用及聯(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)動周界防護解決方案，整合光纖傳感及智能視覺技術，構建多維感知網絡系統(tǒng)，為各種復雜周界場景構建“零漏報、低誤報、全天候、全覆蓋”的防護檢測能力。

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，面向周界防護場景。

▲來源：華為官網

據華為官網顯示，光纖傳感器產品屬于華為“企業(yè)光網絡”里的“光感知-OptiXsense”旗下，是華為正兒八經的面向企業(yè)級用戶推出的拳頭產品。

▲來源：華為官網

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

可見，華為的光感知技術是基于分布式光纖傳感器技術達成，并將華為擅長的算法技術引入光纖傳感中，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

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

為什么華為會進入光纖傳感領域？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的發(fā)源說起。

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

光纖最早是應用于光的傳輸，適合長距離傳遞信息，是現代信息社會光纖通信的基石，目前幾乎所有高速數據通信都使用光纖。

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)現這一特性可以用來分析探測這些物理量、化學量和生物量，因此光纖傳感器就誕生了。

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

此外，通過進入光纖傳感領域，華為在業(yè)務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)務閉環(huán)，這為企業(yè)級客戶提供全面、優(yōu)質的服務至關重要。

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進行調制，被調制后的光進入接收光纖，然后耦合到光接收器，最終光信號被轉變?yōu)殡娦盘枺娦盘栐俳涍^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、 光導纖維及信號處理系統(tǒng)是構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。

▲光纖傳感器構成示意圖

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

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

關于光纖傳感器更詳細的知識，請參看《149頁PPT深入了解光纖傳感器各項知識》及《中國光纖傳感技術發(fā)展路線圖》內容，本文不再贅述。

根據上述光纖傳感器技術原理，此后發(fā)展為分布式光纖傳感器、準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是在70年代末提出的，它是隨著現在光纖工程中仍應用十分廣泛的光時域反射（OTDR）技術的出現而發(fā)展起來的。

經過多年發(fā)展，分布式光纖傳感技術產生了拉曼散射、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)，并在多個領域得以逐步應用。目前，這項技術已成為光纖傳感技術中最具前途的技術之一。

與離散點式傳感器、準分布式傳感器相比，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)測距離數十至數百公里的光纖傳感設備可等效于數十至百萬個溫度、應力、聲波探測單元，監(jiān)測距離內全覆蓋，在長距離大范圍監(jiān)測場合下較離散點式、準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，具有結構簡單、易于布設、性價比高、易實現長距離等獨特優(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、城市安防等領域中，受益于下游應用領域的建設需求，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層面與準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

根據調制方式，光纖傳感器還分為強度調制與頻率調制分類。強度調制傳感器是成本較低的，用在一些工程領域較多（比如，側液面，位移，間隙，壓力等甚至與生物化學指標結合在一起的。）頻率調制像光柵多用在高價值的目標對象上，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。

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

光纖傳感器市場有多大？

據此前知名市場咨詢機構 IDC 物聯(lián)網和通訊業(yè)務副總裁 Hugh Ujhazy介紹，預計2021-2025年，光纖傳感器（FOS）市場將呈指數級增長。基礎設施、公共服務和檢測的巨大需求將大大促進分布式光纖傳感的應用。光纖能夠適應各種挑戰(zhàn)環(huán)境，是推動市場增長的另一個因素。

據IDC預測，在2021-2025年期間，亞太地區(qū)（不包括日本），公共服務、石油和天然氣、水資源、交通基礎設施和街道照明的互聯(lián)設備數量將保持每年9.15%的復合增長率。這反映了在5年內連接設備將從17億臺上升到25億臺。

到2025年，這一總數將占該地區(qū)連接終端總數的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，保護和維護基礎設施變得尤其重要。由于交通、能源和通信領域需要建立有彈性和高可靠的基礎設施，導致企業(yè)和家庭網絡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設施。2021-2025年，移動和固定網絡的流量數據預測年復合增長率為13.9%，意味著到2025年，總流量將達到801.6PB，遠遠高于2021年的476PB，大部分流量通過光纖網絡來傳輸。

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

據中商產業(yè)研究院引用Frost&Sullivan（沙利文）報告數據顯示，2022年，我國光纖傳感解決方案市場規(guī)模達到93.5億元。預測到2023年，市場規(guī)模將達到117.5億元。隨著電網基建、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。

▲數據來源：弗若斯特沙利文、中商產業(yè)研究院整理

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

光纖傳感產品具有小批量多品種、分布在各種細分市場的特點，國內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據；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備大公司都有自己的光纖傳感業(yè)務，只不過外人對這些業(yè)務的發(fā)展情況很難摸清楚。在一些新興領域，比如分布式傳感，也有一批中小型的專業(yè)公司。

根據咨詢公司QYResearch的數據顯示，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%。

目前無國產光纖傳感器廠商在全球市場中占據較大份額，近期上市的光格科技，是國內分布式光纖傳感市場份額位列第一的廠商，（相關信息參看《國產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傳感器企業(yè)都擁有了全套的光纖傳感解調方案。

從技術上來看，國產光纖傳感技術已經很接近世界先進水平，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，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的器件方面都實現了國產化。

華為也深入布局光學/光電傳感器領域，旗下哈勃資金投資了多家激光器及相關企業(yè)。激光器是光纖傳感和激光雷達等光學/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VCSEL芯片、器件及模組等產品，可應用在3D感知、虛擬現實、增強現實、自動駕駛、生物醫(yī)療傳感器和高速光通信等領域。同時，縱慧芯光也是華為手機ToF光源的主要供應商。2020年6月獲華為哈勃投資。

源杰半導體：是光通信上游光芯片領域國內領先的 IDM 廠商，產品涵蓋從2.5G 到50G 磷化銦激光器芯片，產品廣泛應用于光纖到戶、數據中心與云計算、5G 移動通信網絡、通信骨干網絡和工業(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)上游的高功率半導體激光元器件、激光光學元器件的研發(fā)、生產和銷售，擁有車規(guī)級汽車應用（激光雷達）核心能力，正在拓展面向智能駕駛激光雷達(LiDAR)、智能艙內駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS)等汽車創(chuàng)新應用場景的車規(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、結構光（SL）、飛行時間（ToF）三大類產品，標準產品的波長包含808 nm、850 nm、940 nm等，是全球少數幾家研發(fā)和量產高功率半導體激光器芯片的公司。2019年4月獲華為哈勃投資。

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

長進光子：是一家研發(fā)、生產和銷售特種光纖并提供技術服務的高新技術企業(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域的完備研發(fā)實力與體系，掌握從光纖預制棒制備、光纖拉制到光纖性能表征的全部核心工藝技術。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研發(fā)與應用為核心，為新一代激光應用系統(tǒng)提供解決方案的高新技術企業(yè)，公司的產品主要包括激光光學元器件及激光模組。2021年11月獲華為哈勃投資。

結語 除了激光雷達外，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的研發(fā)和積累息息相關。 通過進入光纖傳感領域，華為實現了光接入 OptiXaccess、光傳送 OptiXtrans、光終端 OptiXstar、光感知 OptiXsense的企業(yè)光網絡業(yè)務閉環(huán)。 光纖在現代信息通信中具有重要作用，并且快速增長，隨著光纖技術的普及，光纖傳感技術也呈指數級增長，憑借高靈敏度、高精度、抗電磁干擾、耐腐蝕等眾多優(yōu)點，光纖傳感技術在石化、醫(yī)療、新能源、交通等等領域有著廣泛的應用。 國產光纖傳感技術已接近世界先進水平，隨著國產替代的進行，以及光纖傳感需求的迅猛增長，國產光纖傳感企業(yè)將迎來新一輪爆發(fā)期！

審核編輯 黃宇