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光子技术与产业研究报告

目录

1概述

1.1光子技术的定义

1.2光子产业的概况

1.2.1终端产品市场规模

1.2.2光子元器件市场规模

1.2.3光子元器件企业概况

1.3光子技术与产业是一片未来可期的掘金热土

2光子技术的研究方向

2.1国家自然科学基金对光子技术研究方向的分类

2.2国内光子技术科研机构的研究方向

2.2.1中科院长春光机所

2.2.2中科院西安光机所

2.2.3中科院上海光机所

2.2.4中科院安徽光机所

2.2.5中科院光电所

2.2.6中科院上海技物所

2.2.7华中科技大学光学与电子信息学院

2.2.8清华大学信息电子工程系

2.2.9浙江大学光电科学与工程学院

2.2.10北京大学长三角光电科学研究院

2.3投资重点关注的研究方向

2.3.1欧洲光子学规划的研究方向

2.3.2美国DARPA的重点研发方向

2.3.3国家自然科学基金“光学与光电子学”申请与资助情况

2.3.4投资重点关注的研究方向及国内科研机构参与情况

3光子产业的产业链

3.1上游：原材料

3.1.1产生光子的原材料

3.1.2传输光子的原材料

3.1.3操控光子的原材料

3.1.4探测光子的原材料

3.1.5原材料的市场规模和竞争格局

3.2中游：器件

3.2.1激光行业的器件

3.2.2LED行业的器件

3.2.3光学行业的器件

3.2.4光伏行业的器件

3.2.5显示行业的器件

3.2.6信息行业的器件

3.3下游：终端产品

3.3.1消费电子

3.3.2安防/国防

3.3.3医疗

3.3.4能源

3.3.5显示

3.3.6照明

3.3.7传感及测试测量

3.3.8光通信及信息处理

3.3.9先进制造

3.3.10半导体

3.4光子产业链全景图

3.5投资重点关注的细分赛道

一、概述

1.1|??光子技术的定义

物理学中有两类基本粒子：费米子和玻色子，如图1所示，它们是我们这个世界存在的微观基础。费米子是构成物质的基本粒子的统称，包括电子、夸克、中微子等，受泡利不相容原理限制，同一量子态上不能有两个或以上的费米子；玻色子是传递作用力的粒子的统称，包括光子、胶子、W玻色子、Z玻色子、希格斯玻色子等，不受泡利不相容原理限制，同一量子态上可以有多个玻色子。

图1|标准模型中的基本粒子

其中光子是原子核和电子之间传递电磁相互作用的媒介粒子，表1列举了电子和光子的一些主要区别，正因为光子的这些特性，使其作为信息载体比电子有先天的优势，例如超高速度、超强的并行性、超高带宽和超低损耗，因而成为了电子芯片趋近物理极限后的“后摩尔时代”的宠儿。

表1|电子与光子的主要区别

光子学（Photonics）的概念由荷兰科学家Poldervaart在1970年首次提出，目前较为明确的一个定义是：光子学是研究作为信息和能量载体的光子的行为及其应用的科学。或者广义地讲，光子学是关于光子及其应用的科学。

光子学涵盖了整个电磁波谱，如图2所示，其包含了伽马射线、X射线、紫外线（UV）、可见光（VIS）、红外线（IR）、无线电。

图2|电磁波谱

当前，光子学与电子学已经是平行的两个科学，如图3所示，光子和电子一方面有自己独立完整的学科、技术和产业；另一方面又是在不断交融，两者相互依赖、相互补充、相互促进。

图3|光与电的交融

光子技术是以光子学为基础，对可见光和不可见光进行产生、传输、操控和探测的技术，用以开发各种光学和光电子设备、系统和应用。应用领域涵盖了照明、显示、通信、安防、光伏、半导体加工、人工智能、量子计算等，几乎所有的日常生活商品和未来的高科技竞争都与光子技术息息相关。

由于无线电的技术和产业更侧重于电子工程，本文对于光子技术和产业的研究主要专注于非无线电频段的电磁波。

1.2|光子产业的概况

尽管有成千上万的商品都在使用光子技术，但光子市场或行业却还没有一个明确的或广为接受的定义。一方面是因为许多终端产品即使核心部件是基于光子技术，但企业并不认为自己是光子公司，例如，智能手机使用了显示面板、摄像头、LED、3D结构光，但智能手机企业不会将自己定位是光子公司；另一方面是因为政府没有做好光子技术收入的跟踪，例如，美国的经济跟踪代码（NAICS）和欧洲的经济跟踪代码（NACE）中都没有光子学类别，在国际光学工程学会（SPIE）的一份调查中，2750家光子公司使用了259种不同的NAICS代码。

为了能展示光子产业概况，下面主要从终端产品市场规模、光子元器件市场规模和光子元器件企业概况分别进行说明。

1.2.1|?终端产品市场规模

根据SPIE的统计分析，光子器件支撑着包括消费电子、安防/国防、医疗、太阳能光伏、显示、照明、