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1 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-1 第 ㆔ 章 光 通 訊 元 件 光 源 光 纖 檢 測 器 為 光 纖 通 訊 主 要 的 元 素, 藉 由 電 驅 動 雷 射 產 生 光 源, 而 光 在 透 過 光 纖 為 媒 介 傳 送 資 料, 最 後 由 檢 測 器 接 收 即 完 成 了 簡 易 光 纖 傳 輸 的 概 念 而 要 使 光 纖 通 訊 網 路 系 統 的 具 彈 性 應 用 除 了 軟 體 的 介 面 外, 光 元 件 則 佔 有 重 要 的 地 位 從 具 有 光 訊 號 傳 輸 與 接 收 的 光 收 發 模 組 連 接 光 訊 號 功 能 的 光 纖 連 接 器 光 訊 號 分 歧 與 混 合 的 光 耦 合 器 ( 又 稱 光 分 歧 器 合 分 波 器 ) 調 整 訊 號 大 小 的 光 衰 減 器 光 訊 號 單 方 向 進 行 的 光 隔 絕 器 光 訊 號 切 換 與 路 由 的 光 開 關 將 訊 號 放 大 的 光 放 大 器 元 件 等 等 光 元 件, 有 了 這 些 光 元 件 的 結 合, 光 纖 通 訊 網 路 架 構 才 能 實 現 光 傳 輸 在 過 去 的 幾 年, 光 元 件 受 整 體 產 業 的 影 響 呈 現 低 迷 的 景 氣, 也 使 得 廠 商 在 經 營 策 略 上 與 已 往 有 不 同 的 型 態, 垂 直 整 合 與 一 次 購 足 似 乎 逐 漸 成 為 主 流 而 光 元 件 產 品 的 界 線 也 逐 漸 模 糊, 朝 積 體 化 小 型 化 為 目 標 在 技 術 發 展 層 次 無 論 是 在 低 價 化 大 量 化 的 元 件 或 是 以 矽 製 作 且 具 有 光 學 功 能 的 裝 置 都 仍 然 令 人 興 奮 本 章 將 介 紹 主 要 產 業 總 體 光 元 件 的 技 術 發 展 與 市 場 分 析, 進 而 探 討 國 內 外 廠 商 的 動 態 在 產 品 上 將 連 接 器 耦 合 器 衰 減 器 光 開 關 光 收 發 模 組 光 放 大 器 等 元 件 納 入 此 次 的 綜 合 研 究 範 疇, 較 有 別 於 過 去 分 成 主 被 動 元 件 的 章 節 撰 寫 方 式

2 第 三 章 光 通 訊 元 件 光 通 訊 元 件 產 品 介 紹 光 纖 連 接 器 光 連 接 器 主 要 用 於 光 纖 之 間 的 可 裝 卸 連 結, 以 便 於 切 換 或 測 試 用 由 於 光 的 傳 輸 不 同 於 一 般 電 的 傳 輸, 它 必 須 具 有 高 度 的 精 準 度 才 能 有 良 好 的 光 學 特 性 ( 主 要 為 插 入 損 失 與 反 射 損 失 ), 也 就 是 連 結 器 機 械 方 面 的 精 密 度 夠 高 再 配 合 良 好 組 裝 及 研 磨 才 能 製 作 出 好 的 跳 接 線 依 形 狀 可 分 為 PC( Physical Contact) 和 APC( Angled PC) 兩 種,PC 接 頭 是 磨 成 球 面,APC 則 是 將 接 頭 磨 8 度 角 一 般 而 言,PC 接 頭 的 插 入 損 失 大 約 0.1dB 反 射 損 失 則 為 45~50 db APC 接 頭 插 入 損 失 比 PC 接 頭 稍 大, 大 約 0.2dB, 而 反 射 損 失 則 可 到 65dB 以 上, 主 要 應 用 於 CATV 網 路, 因 為 類 比 的 視 訊 傳 輸 要 求 較 好 的 反 射 損 失 目 前 單 一 接 頭 以 FC SC ST 為 最 普 遍 ST ST 光 纖 連 結 器 是 AT & T Bell Laboratories 於 1985 年 初 推 出 ST 型 光 纖 連 結 器 的 設 計 是 使 用 彈 簧 及 定 位 孔 接 合, 類 似 於 同 軸 電 纜 用 的 BNC 接 頭 此 特 點 使 光 纖 與 套 圈 免 於 多 次 使 用 時 旋 轉 鬆 動, 因 此 確 保 更 一 致 的 插 入 損 失 其 設 計 是 接 觸 式 (physical contact) 設 計 且 易 安 裝 FC/ PC FC 是 日 本 電 報 電 話 公 司 (Nippon Telegraph and Telephone Corp., NTT) 所 發 展 出 來 連 結 器 套 圈 的 端 面 是 平 面, 連 結 器 互 相 接 合 時 能 達 到 面 的 接 觸 (Face Contact, FC) FC 的 修 正 型 名 為 FC / PC, 是 第 一 個 應 用 光 纖 端 末 實 體 接 觸 以 降 低 插 入 損 失, 及 以 光 纖 連 接 介 面 反 射 最 小 化 來 提 高 反 射 損 失 SC SC 型 ( square/ subscriber connector) 光 纖 連 接 器 算 是 新 推 出 的 產 品, 是 日 本 NTT 於 1986 年 所 開 發 出 來 的, 此 連 接 器 採 用 截 面 為 方 形 之 塑 膠 模 造 成 型 外 殼 它 應 用 推 力 使 連 結 器 接 合, 拉 力 使 連 結 器

3 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-3 分 離, 使 接 合 時 免 於 旋 轉 性 直 準 偏 差, 接 合 時 可 聽 見 卡 搭 聲, 讓 使 用 者 知 道 連 接 器 已 接 合 SC 型 光 纖 連 接 器 的 插 入 損 失 相 當 低, 反 射 損 失 高, 及 可 達 到 高 精 密 度, 此 在 多 芯 數 纜 線 安 裝 時 相 當 有 用 此 連 接 器 的 防 拉 特 性, 當 纜 線 向 外 或 內 側 邊 拉 出 時, 仍 能 維 持 光 學 接 觸, 當 纜 線 有 任 何 擾 動 時 可 確 保 此 能 量 損 失 低 而 可 忽 略 SC 型 採 用 新 的 ANSI/ TIA/ EIA-568 標 準, 適 用 於 商 業 大 樓 配 線 MU MU 光 連 接 器 基 本 結 構 沿 襲 SC 光 連 接 器 以 日 本 市 場 為 主, 套 管 直 徑 1.25mm, 約 SC 光 連 接 器 大 小 的 一 半, 每 個 光 連 接 器 相 鄰 寬 度 約 5mm 以 下, 可 以 形 成 高 密 度 組 裝 MT 系 列 高 密 度 光 纖 連 接 器, 不 同 於 陶 瓷 套 管 芯 數 較 少, 採 用 密 度 較 高 的 塑 膠 套 管, 如 Tyco Electronics 擁 有 高 芯 數 MT 套 管 技 術 MT 系 列 套 管 有 一 種 名 為 HBMT( High density Backplane MT) 高 密 度 光 纖 連 接 器, 未 來 利 用 MT 型 的 24 芯 塑 膠 套 管 堆 疊 四 個, 可 以 達 到 96 芯 的 光 連 接 介 面 ( 圖 3-1-1) 圖 芯 HBMT 連 接 器 資 料 來 源 :Molex 其 特 性 和 優 點 歸 納 如 表 3-1-1, 可 以 和 PC 板 相 結 合, 因 此 在 光 交 換 系 統 和 骨 幹 網 路 提 供 一 個 很 好 的 解 決 方 案

4 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-4 表 高 密 度 光 纖 連 接 器 的 性 和 優 點 特 性 優 點 在 1.6 吋 內 密 度 達 96 芯 可 在 主 機 板 或 插 卡 邊 緣 的 三 軸 靈 活 浮 動 鉚 釘 或 螺 絲 鑲 崁 使 用 MT 系 列 塑 膠 套 管, 可 包 括 :2, 4, 8, 12, 24 芯 多 模 和 單 模 佔 範 圍 小 能 增 加 機 板 的 應 用 容 許 插 卡 的 靈 活 度 鉚 釘 可 以 固 定 零 件 不 會 產 生 鬆 動 螺 絲 可 以 容 易 移 除 可 彈 性 增 加 所 需 要 的 光 纖 連 接 密 度 資 料 來 源 :Molex/ 整 理 著 重 在 光 纖 交 換 連 接 技 術 上, 美 國 公 司 Page Automated Telecommunication Systems, Inc.( PATSI) 的 MTS( MT Ferrules-SFF Multi-Channel Connections) 多 通 道 光 跳 接 線 產 品 具 有 易 彎 曲 和 體 積 小 ( 圖 3-1-2) 等 特 性, 應 用 於 多 通 道 的 數 據 連 接, 著 重 在 光 纖 封 裝 技 術 圖 MTS 跳 線 資 料 來 源 :PATSI 對 於 網 路 設 備 製 造 商 而 言, 多 芯 光 纖 帶 狀 連 接 器 需 更 注 重 對 位 的 觀 察, 以 及 帶 狀 的 清 潔 目 前 多 芯 光 纖 帶 狀 連 接 器 仍 無 觀 察 與 清 潔 標 準, 且 不 同 的 材 料 封 裝 難 以 維 持 一 定 可 靠 度

5 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-5 小 型 光 纖 連 接 器 小 型 光 纖 連 接 器 (Small Form Factor,SFF) 的 體 積 僅 為 傳 統 SC ST 連 接 器 的 二 分 之 一, 對 於 設 備 的 空 間 能 有 更 多 的 彈 性 目 前 約 有 VF-45 LC 和 MT-RJ 等 三 種 小 型 光 纖 連 接 器 VF-45 光 纖 連 接 器 又 稱 為 SG( per TIA/ EIA-604-7) 連 接 器, 由 3M 公 司 於 90 年 代 末 期 推 出 其 特 色 為 運 用 V 型 槽 技 術 來 進 行 光 纖 的 對 準 (Alignment) 與 耦 合 (Coupling), 此 外, 材 質 上 亦 揚 棄 了 陶 瓷 套 圈 (Ceramic Ferrule) 改 用 低 成 本 的 耐 熱 塑 膠 組 件 在 施 工 安 裝 方 面, 程 序 大 幅 簡 化, 不 需 使 用 黏 膠 (Epoxy), 研 磨 方 式 也 由 以 往 的 8 字 型 改 為 一 字 型, 平 均 每 個 雙 心 (Full Duplex) 接 頭 之 製 作 時 間 僅 需 2 分 鐘, 良 率 也 大 幅 提 高, 達 到 約 98% 除 了 VF-45 之 外, 市 場 較 具 有 競 爭 性 的 小 型 光 纖 連 結 器 尚 有 AMP 的 MT-RJ 與 Avaya( 前 身 為 Lucent) 的 LC, 以 下 針 對 各 家 廠 牌 的 連 接 器 分 別 介 紹 : MT-RJ: 除 AMP 外,HP( 現 為 Agilent) 亦 大 力 推 廣 其 體 積 較 LC 與 VF-45 略 小, 策 略 上 與 設 備 廠 商 合 作 為 主, 故 國 外 大 廠 大 致 都 有 支 援 MT-RJ 之 設 備 LC: 由 佈 線 系 統 大 廠 Avaya 推 出, 其 衰 減 值 是 三 種 產 品 中 最 低 的, 約 0.1dB, 因 其 性 能 上 的 特 色 與 價 格 的 策 略 來 推 測,LC 較 適 合 應 用 於 電 信 網 路 而 非 區 域 網 路 高 速 塑 膠 光 纖 連 接 器 擁 有 與 光 纖 連 接 器 相 同 的 優 點, 且 連 接 孔 徑 相 對 光 纖 連 接 器 較 大 對 光 比 較 容 易 汽 車 市 場 部 分, 歐 洲 部 分 高 級 車 採 用 MOST 規 範, 美 國 與 日 本 將 依 照 IEEE1394b 規 範 建 置 車 內 系 統 光 纖 耦 合 器 耦 合 器 (Coupler) 有 時 又 稱 為 光 分 歧 器 (Splitter) 主 要 的 功 能 是 應 用 於 光 纖 干 涉 是 檢 測 器, 光 纖 儀 器, 數 據 傳 輸 等 耦 合 器 的 有 數 種 不 同 的 分 類 方 法, 依 組 態 分 有 標 準 耦 合 器 (1 2) 星 型 耦 合 器 (N N) 及 樹 狀 星 型 耦 合 器 (1 N); 若 依 光 學 特 性 分 則 有 標 準 耦 合 器 寬 頻 耦 合 器 與 波 長 無 關 耦 合 器 (Wavelength Independent

6 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-6 Coupler, WIC) 及 分 波 多 工 器 (Wavelength Division Multiplexer, WDM); 依 所 用 的 光 纖 種 類 分, 有 單 模 與 多 模 耦 合 器 二 種 ; 若 依 製 造 方 法 分, 則 有 微 小 光 學 元 件 (Micro-Optics) 光 纖 燒 結 (Fused Biconical Taper) 及 平 面 波 導 線 路 (Planar Lightwave Circuit) 之 分 表 為 各 種 分 法 之 綜 合 表 耦 合 器 之 各 種 分 類 法 分 類 方 式 耦 合 器 組 態 (Configuration)1. 標 準 耦 合 器 1( 2) 2 2. 星 狀 耦 合 器 4 4, N N 3. 樹 狀 耦 合 器 1 4, N 光 學 特 性 ( characterestics) 光 纖 種 類 製 造 方 法 資 料 來 源 : 整 理 近 年 來 由 於 1. 標 準 耦 合 器 2. 寬 頻 耦 合 器 3. 波 長 無 關 耦 合 器 (WIN) 4. 分 波 多 工 器 (WDM) 1. 單 模 光 纖 耦 合 器 2. 多 模 光 纖 耦 合 器 1. 微 光 學 (Micro-Optics) 2. 光 纖 燒 結 (Fused Biconical Taper) 3. 平 面 波 導 線 路 (Planar Wave guide Circuit) FTTH 的 興 起 而 使 應 用 在 接 取 網 路 的 被 動 式 光 纖 網 路 (Passive Optical Network, PON) 成 為 熱 門 技 術 ( 見 第 四 章 光 通 訊 系 統 設 備 ), 而 系 統 中 主 要 的 元 件 為 由 光 路 終 端 機 (Optical Line Terminal, OLT) 接 出 後, 經 過 一 段 單 模 光 纖, 到 達 被 動 式 的 光 分 歧 器 (Passive Optical Splitter), 在 此 分 成 最 高 可 達 64 個 分 支, 分 別 接 入 各 用 戶, 在 用 戶 端 則 由 光 網 路 終 端 機 (Optical Network Terminal, ONT; 又 稱 為 Optical Network Unit, ONU) 負 責 收 發 訊 號 或 進 一 步 的 訊 號 處 理 而 其 簡 單 的 示 意 圖 可 參 考 圖 在 PON 架 構 中 所 使 用 光 分 歧 器 的 節 點 與 PLC 形 式 光 分 歧 器 的 概 念 簡 圖

7 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-7 圖 在 PON 架 構 的 PLC 形 式 光 耦 合 器 Air Closure unit B-PON ONU B-PON OLT Splitter module splitter 接 著 劑 V 溝 基 板 fiber PCL 基 板 Fiber array Package 資 料 來 源 : 整 理 而 目 前 以 PLC 的 形 式 較 為 熱 門, 以 矽 基 SiO2 光 波 導 技 術 製 作 的 1 N 分 支 光 功 率 分 配 器 (Splitter) 是 平 面 波 導 結 構 的 一 種 基 本 應 用, 它 具 有 傳 統 光 纖 耦 合 器 所 無 法 相 比 的 小 尺 寸 與 高 集 成 度, 而 且 帶 寬 寬 通 道 均 勻 性 好 在 2004 年 OFC 展 場 上 日 本 NHK 推 出 的 1 N (N = 4,8,16,32) 系 列

8 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-8 圖 PLC 形 式 光 耦 合 器 資 料 來 源 :NHK International 波 導 耦 合 器 ( 圖 3-1-4) 具 有 均 勻 性 好 (2.2dB,N=32),PDL 指 標 低 (0.3dB,N=32 16) 的 特 點, 分 別 可 用 於 和 波 段 而 N N (N = ) 星 型 耦 合 器 的 耦 合 比 可 實 現 20% 到 80% 的 定 制 同 時 法 國 光 子 集 成 公 司 Teem 在 2003 初 推 出 的 基 於 平 面 波 導 技 術 的 N N 系 列 8x(1x2) 16x(1x2) 4x(1x8) 8x(1x4) 2x(1x16) 等 分 路 器 陣 列, 尺 寸 只 有 mm, 是 FBT 同 類 產 品 尺 寸 的 1 / 10, 具 有 非 常 小 的 插 損 和 回 損 指 標, 並 已 經 通 過 Telcordia GR-1209 和 GR-1221 測 試 光 衰 減 器 光 衰 減 器 可 以 應 用 於 系 統 的 評 估 研 究 和 調 整 校 正 等 方 面 衰 減 器 主 要 功 能 是 用 來 減 低 或 控 制 光 訊 號, 例 如, 在 WDM 網 路 系 統 上, 用 來 縮 小 在 通 道 間 的 能 量 差 距 和 維 持 所 有 通 道 噪 訊 比 一 定, 因 此 在 如 光 放 大 器 和 DWDM 模 組 等 皆 有 其 應 用, 也 因 此 一 般 光 衰 減 器 特 性 要 求, 包 括 : 插 入 損 失 低 反 射 損 失 低 鑑 別 率 線 性 度 與 重 複 性 好 衰 減 量 可 調 範 圍 大 衰 減 精 度 高 以 及 體 積 小 等 而 光 衰 減 器 有 許 多 種 類 的 製 造 方 式, 包 括 藉 由 調 整 空 氣 間 隙 改 變 一 對 光 纖 端 面 相 互 之 間 所 有 損 失 的 距 離, 和 應 用 濾 波 器 方 式 影 響 部 分 輸 入 光, 這 些 製 造 方 法 皆 可 包 含 固 定 式 和 可 調 式 光 衰 減 器 (Variable Optical Attenuator; VOA) 固 定 式 光 衰 減 器 價 格 較 低, 但 是 較 不 具 有 彈 性 ; 相 對 地, 可 調 式 光 衰 減 器 (VOA) 在 發 展 上 較 具 優 勢 同 時 也 是 目 前 主 流 的 趨 勢, 能 精 確 的 主 動 平 衡 光 的 能 量, 並 朝 向 結 合 模 組 次 系 統 ( 如 多 工 / 解 多 工 OADM 光 塞 取 器 ) 發 展 VOA 必 須 提 供 所 有 波 長 固 定 的 衰 減 量 和 相 關 溫 度, 亦 須 注 重 極 化 相 關 損 失 (PDL) 和 極 化 模 態 損 失 (PMD), 因 為 極 化 相 關 參 數 是

9 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-9 疊 加 的 並 且 不 能 被 補 償, 當 在 電 子 中 繼 站 距 離 增 加 時 其 值 變 得 重 要 例 如, 若 VOA 插 入 損 失 由 PDL 引 起 約 有 0.3 db, 則 在 10 個 EDFA 間 距 會 變 成 3dB 大 的 系 統 總 損 失 光 通 訊 網 路 通 道 數 目 的 增 加 會 影 響 光 放 大 器 和 系 統 其 他 零 組 件, 如 EDFA 對 於 光 能 量 的 輸 入 相 當 靈 敏, 因 此 在 光 能 量 控 制 上 需 要 將 各 個 通 道 數 可 程 式 化, 因 為 在 當 通 道 數 增 加 或 減 少 光 能 量 進 入 EDFA 時, 這 些 輸 入 光 能 量 的 變 化 會 對 EDFA 造 成 一 些 不 確 定 的 影 響, 例 如 : 光 譜 導 入 的 增 益 偏 斜, 增 益 偏 斜 定 義 為 對 改 變 反 轉 情 況 做 非 均 勻 的 增 益 大 部 分 在 減 低 增 益 偏 斜 和 保 持 平 均 反 轉 能 量 常 數 時, 會 在 設 計 寬 頻 寬 光 放 大 器 時 導 入 VOA, 如 此 可 以 減 低 受 激 拉 曼 散 射 的 影 響 VOA 製 造 技 術 VOA 製 造 的 方 法 有 許 多 種, 其 應 用 技 術, 如 圖 3-1-5, 以 及 相 互 間 簡 單 的 比 較 技 術 包 括 液 晶 (Liquid-Crystal; LC) 平 面 波 導 光 柵 和 MEMS 為 基 礎 的 VOA 圖 VOA 可 能 的 技 術 SiO/Si PWG Polymer PWG Liquid crystal Micro-Mechanical PWG technology: LC technology: MEMs technology: Polarisation dependence Wavelength flatness 1480nm- 1620nm Insertion Loss Dissipation Dynamic range Polarisation separation Temperature dependence Low insertion Loss Low dissipation Wavelength flatness Low polarisation Wavelength flat Low insertion Loss Low dissipation Latchable Very high dynamic rang 資 料 來 源 : 北 電 網 路

10 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-10 液 晶 可 調 變 光 衰 減 器 與 平 面 光 波 導 可 調 變 光 衰 減 器 優 點 是 沒 有 機 械 式 動 件 低 功 率 消 耗 低 成 本, 以 及 製 程 簡 單 液 晶 可 調 變 光 衰 減 器 由 玻 璃 細 管 套 住 兩 條 熔 接 光 纖, 光 纖 端 面 鍍 上 透 明 電 極, 當 沒 有 加 上 電 壓 時,LC 微 小 顆 粒 是 任 意 排 列, 光 訊 號 通 過 電 極 區 域 內 受 到 散 射 通 過 量 變 少, 如 圖 3-1-6(a); 當 有 加 上 電 壓 時, 電 極 區 域 內 LC 微 小 顆 粒 平 行 排 列, 元 件 變 成 可 穿 透 性, 如 圖 3-1-6(b) 圖 LC VOA 衰 減 控 制 (a) 沒 加 電 壓 時 (b) 加 電 壓 時 a b fibre Glass capillary LC droplets polymer electrodes V 資 料 來 源 :Lightwave 雜 誌 / 整 理 電 子 式 可 調 變 光 衰 減 器 (EVOA) 適 合 光 通 訊 大 部 分 應 用, 如 感 測 和 迴 路 控 制 設 計, 這 些 封 閉 性 迴 路 設 計 可 以 消 除 因 環 境 變 動 和 任 何 的 瓢 移 所 產 生 的 衰 減 變 化, 增 加 系 統 的 可 靠 性 小 型 分 歧 可 調 變 光 衰 減 器 (Tap VOA, TVOA) 可 整 合 光 檢 測 器 ( Photodiode, PD) 光 分 歧 器 (Tap Coupler) 和 電 子 式 可 調 變 光 衰 減 器 (EVOA) 三 個 不 同 的 元 件, 如 圖 3-1-7(b), 且 不 會 造 成 多 餘 的 損 失 或 使 特 性 變 差 未 來 發 展 成 數 位 光 衰 減 器 (Digital VOA) 可 減 少 光 和 電 的 元 件, 如 圖 3-1-7(c)

11 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-11 圖 電 控 式 光 衰 減 器 技 術 演 進 (a) 分 離 式 OA(b)TVOA(c)DVOA (a) 分 離 式 VOA (b)tvoa (c)dvoa 資 料 來 源 :Lightwave 雜 誌 光 開 關 光 開 關 在 光 通 訊 網 路 當 中 扮 演 著 光 波 切 換 的 功 能, 有 相 當 廣 的 應 用, 既 然 是 光 方 面 的 開 關 必 須 注 重 幾 個 方 面, 首 先 是 處 理 訊 號 的 穩 定 性, 因 為 光 開 關 在 光 網 路 上 扮 演 著 保 護 功 能, 另 外, 能 分 別 獨 立 切 換 各 種 波 長 容 量, 以 及 切 換 速 度 快 低 串 訊 等 傳 統 的 光 開 關 技 術 主 要 採 用 固 態 波 導 和 光 機 械 兩 種 技 術 : 固 態 波 導 開 關 由 於 有 較 高 的 串 訊 損 耗 和 功 耗, 只 能 在 有 限 的 開 關 陣 列 中 應 用, 不 適 合 向 大 規 模 的 開 關 陣 列 中 擴 展 ; 機 械 式 光 開 關 發 展 已 比 較 成 熟, 可 分 為 移 動 光 纖 移 動 套 管 移 動 準 直 器 移 動 反 光 鏡

12 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-12 移 動 稜 鏡 和 移 動 耦 合 器 傳 統 的 機 械 式 光 開 關 介 入 損 耗 較 低 ( 2dB); 隔 離 度 高 (>45dB); 不 受 偏 振 和 波 長 的 影 響 其 缺 陷 在 於 開 關 時 間 較 長, 一 般 為 毫 秒 量 級, 有 時 還 存 在 回 跳 抖 動 和 重 復 性 較 差 的 問 題 另 外 其 體 積 較 大, 不 易 做 成 大 型 的 光 開 關 矩 陣 因 此, 傳 統 的 機 械 光 開 關 難 以 適 應 高 速 大 容 量 光 傳 送 網 發 展 的 需 求 而 新 型 的 以 微 機 械 技 術 (MEMs) 為 基 礎 的 微 機 械 光 開 關 既 具 有 傳 統 機 械 光 開 關 的 介 入 損 耗 低 隔 離 度 高 等 優 點, 同 時 具 有 體 積 小 易 於 集 成 等 優 點, 成 為 大 容 量 交 換 光 網 路 開 關 發 展 的 主 流 方 向 除 了 MEMs 的 技 術 之 外, 還 出 現 了 很 多 新 技 術, 主 要 包 括 微 機 電 光 開 關 噴 墨 氣 泡 光 開 關 液 晶 光 開 關 熱 光 效 應 光 開 關 聲 光 效 應 光 開 關 全 像 式 光 開 關 液 晶 光 柵 光 開 關 等 一 般 主 要 用 以 下 參 數 考 察 光 開 關 : 開 關 速 度 陣 列 大 小 損 耗 可 靠 性 以 及 可 擴 展 性 等 依 光 開 關 產 品 相 關 特 性 分 類, 如 表 表 光 開 關 產 品 相 關 性 分 類 種 類 內 容 依 體 積 依 光 傳 輸 媒 介 1. 傳 統 光 開 關 體 積 大 2.MOEMS 光 開 關 體 積 小 1. 自 由 空 間 2. 波 導 方 式 依 控 制 方 式 包 括 : 反 射 鏡 片 移 動 稜 鏡 移 動 光 纖 等 依 驅 動 方 式 除 了 採 用 傳 統 的 驅 動 電 壓 或 電 流 外, 也 可 以 採 用 輔 助 光 靜 電 電 毛 細 管 效 應 或 熱 毛 細 管 效 應 等 資 料 來 源 : 整 理 依 光 傳 輸 媒 介 來 分, 波 導 型 光 開 關 相 關 的 研 究 相 當 多, 其 藉 由 干 涉 效 應 切 換 光 的 行 進 路 線, 或 利 用 熱 效 應, 經 由 薄 膜 加 熱 器 溫 度 上 升, 改 變 折 射 率 達 成 光 路 的 切 換, 但 目 前 由 於 所 需 加 熱 的 時 間 不 易 縮 短, 造 成 其 切 換 速 度 受 到 限 制, 因 此 在 材 料 的 選 擇 上 便 成 為 重 要 的 因 素 依 驅 動 方 式 來 分, 安 捷 倫 應 用 匹 配 液 或 氣 泡 式 於 平 面 波 導 ( PLC) 上, 以 及 利 用 噴 墨 技 術 方 式 或 熱 毛 細 管 現 象 達 成 光 路 的 控 制

13 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-13 各 類 光 開 關 的 損 耗 切 換 速 度 有 所 不 同, 簡 單 依 光 傳 輸 媒 介 將 製 造 光 開 關 分 成 : 波 導 光 開 關 和 自 由 空 間 光 開 關 兩 類, 如 圖 3-1-8, 透 過 波 導 方 式 的 光 開 關 損 耗 較 大, 透 過 電 光 開 關 在 速 度 切 換 上 較 快 圖 光 開 關 各 類 製 造 技 術 分 類 與 比 較 損 耗 越 來 越 大 自 由 空 間 光 開 關 波 導 光 開 關 速 度 越 來 越 快 電 子 機 械 光 開 關 熱 光 開 關 電 光 開 關 可 動 波 導 光 束 折 射 反 射 鏡 稜 鏡 SiO 2 聚 合 物 交 叉 波 導 電 介 質 液 晶 半 導 體. 毛 細 管. 氣 泡 LiNbO 3 InP 微 機 電 系 統 SOA 資 料 來 源 : 光 網 絡 的 組 網 與 優 化 設 計 光 收 發 模 組 光 收 發 模 組 為 光 纖 通 訊 中 必 要 的 元 件, 無 論 是 在 光 纖 通 訊 的 區 域 型 網 路 或 接 取 端, 資 料 的 傳 輸 皆 須 進 行 由 電 能 轉 換 成 光 的 訊 號, 在 接 收 的 那 一 端 著 進 行 光 轉 換 成 電 訊 號 以 讀 取 資 料 從 DWDM 到 SONET/SDH 的 系 統 設 備 及 以 Ethernet 為 標 準 的 架 構 皆 須 應 用 光 收 發 模 組 做 光 電 / 電 光 的 轉 換 如 圖 以 DUPLEX SC 型 式 的 光 收 發 模 組 為 例 其 內 部 結 構 可 分 為 由 發 光 二 極 體 ( Light emitting diode) 或 雷 射 二 極 體 ( Laser diode) 所 構 成 的 光 發 射 器 (Transmitter Optical Sub-Assembly; TOSA) 光 檢 測 器 ( Photodiode ) 也 就 是 光 接 收 器 ( Receiver Optical Sub-Assembly; ROSA) 驅 動 晶 片 (Driver IC) 後 置 放 大 器

14 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-14 ( Post-amplifier) 及 電 路 版 (PCB) 隨 著 體 積 縮 小 化 與 傳 輸 速 度 高 速 化 的 需 求 增 強, 光 發 射 器 與 光 接 收 器 已 整 合 為 光 收 發 模 組 在 製 作 的 過 程 中 主 要 的 技 術 為 雷 射 的 製 成 封 裝 光 與 電 介 面 的 電 路 設 計 以 及 效 能 的 量 測 圖 DUPLEX SC 型 式 光 收 發 模 組 示 意 圖 Post-Amp. ROSA Driver IC OS TOSA 資 料 來 源 : 光 收 發 模 組 的 規 格 而 其 分 類 的 規 格 則 已 由 ITU-T 及 IEEE 分 別 制 訂 SONET/ SDH 和 Ethernet 的 規 範 如 表 的 ITU 光 介 面 分 類 表 和 表 IEEE 1000Base-SX 的 傳 送 端 和 接 收 端 規 格 以 及 IEEE 1000Base-LX 的 傳 送 端 和 接 收 端 規 格 表

15 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-15 表 ITU-T table 1/ G.957 基 於 應 用 面 的 光 介 面 分 類 應 用 Intra-office Inter-office 光 源 波 長 (nm) Rec. Rec. Rec. Rec. Rec. Rec. 光 纖 種 類 G.652 G.652 G.652 G.652 G.652 G.653 Rec. G.654 傳 輸 距 離 (km)* STM 層 級 STM-1 I-1 S-1.1 S-1.2 L-1.1 L-1.2 L-1.3 STM-4 I-4 S-4.1 S-4.2 L-4.1 L-4.2 L-4.3 STM-16 I-16 S-16.1 S-16.2 L-16.1 L-16.2 L-16.3 * 傳 輸 之 距 離 僅 用 於 分 類 並 不 適 用 於 標 準 規 格 資 料 來 源 :ITU-T 表 IEEE802.3 table BASE-SX 傳 送 端 規 格 Description 62.5µmMMF 50µmMMF Unit Transmitter type Shortwave Laser Signaling speed(range) 1.25±100ppm Gbps Wavelength(λ,range) 760 to 860 nm Trise/Tfall(max;20%-80%;λ>830nm) 0.26 ns RMS spectral width(max) 0.85 ns Average launch power(min) -9.5 dbm RIN(max) -117 db/hz 資 料 來 源 :IEEE 表 IEEE802.3 table BASE-SX 接 收 端 規 格 Description 62.5µmMMF 50µmMMF Unit Signaling speed(range) 1.25±100ppm GBd Wavelength(λ,range) 760 to 860 nm Average receive power(max) 0 dbm Receive sensitivity -17 dbm Return loss(min) 12 dbm 資 料 來 源 :IEEE 802.3

16 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-16 表 IEEE802.3 table BASE-LX 傳 送 端 規 格 Description 62.5µmMMF 50µmMMF 10µmSMF Unit Transmitter type Longwave Laser Signaling speed(range) 1.25±100ppm GBd Wavelength(λ,range) 1270 to 1355 nm Trise/Tfall (max;20%-80%;λ>830nm) 0.26 ns RMS spectral width(max) 4 ns Average launch power(min) dbm RIN(max) -120 db/hz 資 料 來 源 :IEEE 表 IEEE802.3 table BASE-LX 接 收 端 規 格 Description Value Unit Signaling speed(range) 1.25±100ppm GBd Wavelength(λ,range) 1270 to 1355 nm Average receive power(max) -3 dbm Receive sensitivity -19 dbm Return loss(min) 12 dbm 資 料 來 源 :IEEE 光 收 發 模 組 的 封 裝 方 式 顧 名 思 義, 光 收 發 模 組 即 包 含 發 射 及 接 收 光 功 能 於 同 一 模 組 中 可 以 有 多 種 組 合 方 式 就 搭 配 的 光 纖 種 類, 可 分 為 : 單 模 多 模, 及 塑 膠 光 纖 使 用 的 光 收 發 模 組 ; 就 傳 收 的 訊 號, 可 分 為 :SONET / SDH ATM FDDI, 以 及 Ethernet 用 收 發 模 組 ; 而 以 傳 輸 速 率 來 分, 主 要 有 :155M 622M 1.25G 2.5G 10G, 以 及 40G; 此 外, 就 pin 腳 分 佈 可 蓋 分 為 單 列 (single in line) 及 雙 列 (dual in line); 依 外 殼 材 質, 可 蓋 分 為 塑 膠 及 金 屬 ; 亦 可 依 有 無 引 線 (pigtail), 分 為 引 線 式 (pigtail) 及 插 拔 式 (receptacle) 收 發 模 組 各 種 搭 配 選 擇 有 其 特 定 的 應 用 市 場 比 較 成 熟 的 封 裝 方 式 流 程 ( 參 考 圖 ) 為 先 將 LD LED ( 或 PD) 先 作 TO-CAN 封 裝 ; 再 將 TO-CAN 與 承 接 光 纖 連 接 器

17 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-17 ( Connector) 的 承 接 座 (Receptacle) 或 光 纖 引 線 (Pigtail) 組 立 成 光 次 模 組 (Optical Sub-Assembly;OSA); 再 將 OSA( 承 接 座 式 ) 銲 接 於 電 路 板 (Electric Sub-Assembly;ESA), 其 上 有 驅 動 IC 等 必 要 的 電 子 元 件, 加 上 做 EMI 遮 蔽 (Shield) 用 的 金 屬 封 蓋, 最 後 蓋 上 外 殼 就 完 成 了 整 個 模 組 封 裝 過 程 圖 目 前 常 用 的 封 裝 流 程 將 LD 及 PD 以 TO-can 的 型 式 封 裝 與 承 接 座 或 光 纖 組 成 OSA OSA 焊 接 在 電 路 板 上 (ESA) 加 上 外 殼 資 料 來 源 : 整 理 而 圖 顯 示 了 兩 單 列 5pin 雙 向 SFF 承 接 座 型 的 光 收 發 模 組 在 將 組 好 電 子 元 件 的 印 刷 電 路 板 (PCB) 固 定 於 下 蓋 外 殼 的 內 側 機 構 後, 即 將 兩 組 收 發 OSA 的 pin 腳 修 整 至 適 合 長 度, 並 彎 成 90 o 插 入 PCB 上 正 確 的 位 置, 進 行 焊 接 將 PCB 上 加 電 磁 波 干 擾 (EMI) 屏 障 (Shield) 金 屬 板 ( 通 常 此 板 上 有 孔 洞, 以 作 散 熱 用 ) 最 後 蓋 上 外 殼 上 蓋, 作 黏 接 結 合 亦 有 使 用 金 屬 外 殼, 或 在 塑 膠 外 殼 內 側 噴 金 屬 漆 等 方 式 以 增 加 EMI 防 制 效 果, 這 在 使 用 高 頻 元 件 時 更 為 重 要 光 收 發 模 組 產 品 發 展 趨 勢 無 論 是 何 種 傳 輸 速 率 的 光 收 發 模 組 都 以 有 符 合 多 元 協 定 (Multi source agreement) 的 光 收 發 模 組 是 較 被 市 場 認 可 的, 其 中 定 義 了 光 和 電 特 性 的 準 則 機 構 外 部 的 尺 寸 pin 腳 的 傳 輸 及 接 收 功 能 等 等 在 高 性 能 的 光 收 發 模 組 中, 如 10G 的 光 收 發 模 組 或 Transponder 則 增 加 了 一 顆 IC, 能 做 該 收 發 模 組 的 傳 輸 速 率 內 部 溫 度 extinction

18 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-18 ratio 等 在 操 作 下 的 重 要 數 值, 以 提 供 系 統 做 即 時 性 的 參 考 另 一 項 重 點 則 是 利 用 DWDM SFP 光 收 發 模 組 對 營 運 商 而 言 是 最 快 擴 展 用 戶 頻 寬, 並 為 用 戶 預 先 分 配 波 長 的 方 式 對 設 備 廠 商 而 言 也 可 減 少 系 統 設 計 複 雜 性, 由 於 在 光 收 發 模 組 內 已 增 加 數 位 診 斷 功 能 (Digital Diagnostics) 如 具 有 消 光 比 和 平 均 功 率 自 動 雙 環 路 控 制 功 能, 所 以 不 需 要 對 雷 射 老 化 或 退 化 補 償 所 需 的 溫 度 校 準 以 及 能 大 幅 提 高 網 路 監 測 性 等 目 前 主 要 力 推 的 公 司 如 表 所 示 由 於 此 一 領 域 在 應 用 上 仍 屬 新 型 光 元 件, 因 此 多 源 協 定 (Multi source agreement) 的 規 範 便 有 其 必 要 性, 參 與 的 廠 商 包 含 表 的 廠 商 之 外 還 有 Fujitsu NEC Excelight OCP Tyco 等 公 司 加 入 表 提 供 DWDM SFP 光 收 發 模 組 的 廠 商 公 司 名 稱 發 表 日 期 頻 寬 速 率 / 通 道 間 隔 Agilent 2003/ 6 2.5G/ 100GHz Luminent OIC 2004/ 2 2.5G/ 100GHz TriQuint 2004/ 2 2.5G/ 100GHz Finisar 2004/ 9 622M~2.7G/ 100GHz 產 品 特 色 第 一 款 可 熱 插 拔 DWDM 收 發 模 組 最 小 的 可 插 拔 DWDM 收 發 器 採 用 製 冷 雷 射 器 技 術 和 內 部 波 長 控 制 管 理 技 術 傳 輸 距 離 120km 資 料 來 源 : 除 了 小 型 化 的 趨 勢 之 外 近 年 來 光 通 訊 中 Bi-directional 形 式 的 光 收 發 模 組 也 隨 著 光 纖 到 家 的 鋪 建 而 蓬 勃 發 展 如 圖 的 結 構 圖 中 透 過 濾 波 鏡 (Filter) 的 分 光, 將 在 同 一 條 光 纖 內 的 兩 個 波 長 分 別 引 導 致 不 同 的 路 徑 由 於 此 類 型 的 光 收 發 模 組 的 特 色 在 於 能 同 時 有 兩 種 或 三 種 不 同 的 波 長 在 同 一 條 光 纖 內 傳 輸, 因 此 導 光 的 技 術 除 了 濾 波 鏡 (Filter) 之 外, 利 用 平 面 波 導 技 術 (Planar Lightwave Circuit) 如 圖 所 示 也 是 一 項 令 元 件 廠 商 所 關 注 的 方 式, 唯 目 前 此 一 技 術 的 初 期 投 資 成 本 過 高 因 此 在 實 際 鋪 設 中 的 用 量 還 是 極 少

19 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-19 圖 ONU 端 Bi-directional 光 收 發 模 組 結 構 圖 Lens PD PD CAN Per-Amp dvfrier LD CAN 1550nm LD filter 1310nm Fiber ferrule 資 料 來 源 :Optoelectronics/ 整 理 圖 Bi-directional PLC 型 光 收 發 模 組 結 構 圖 資 料 來 源 :Optoelectronics/ 整 理

20 第 三 章 光 通 訊 元 件 光 纖 放 大 器 光 放 大 器 是 在 不 經 光 電 轉 換 的 狀 況 下, 直 接 將 光 訊 號 加 以 放 大, 其 優 點 在 於 網 路 升 級 以 增 加 傳 輸 速 率 或 傳 輸 訊 號 格 式 改 變 時 不 必 像 中 繼 器 (repeater) 一 樣 需 要 大 幅 度 更 換 光 訊 號 在 玻 璃 光 纖 內 的 傳 送 大 都 使 用 1310nm 1550nm 的 波 長 為 信 號 光 源 兩 個 主 要 影 響 光 信 傳 輸 的 因 素 是 光 衰 減 和 光 色 散, 一 般 來 說, 波 長 1550nm 在 玻 璃 光 纖 裡 有 最 低 的 衰 減, 然 而 其 有 效 的 有 效 傳 輸 距 離 也 約 為 km 而 波 長 1310nm 在 玻 璃 光 纖 裡 有 最 低 的 色 散, 有 效 傳 輸 距 離 約 60 70km 所 以 光 纖 傳 輸 網 路 系 統 中, 在 每 一 個 以 上 所 述 的 距 離 內, 就 應 架 設 一 個 光 放 大 器 光 放 大 器 主 要 分 成 三 大 類 : (1) 光 纖 放 大 器 (Optical Fiber Amplifier; OFA) 光 纖 放 大 器 是 利 用 在 光 纖 中 摻 稀 土 (rare earth) 離 子 玻 璃 ( 石 英 或 其 他 類 似 介 質 ) 的 增 益 方 式, 在 光 纖 中 直 接 將 信 號 放 大 由 於 稀 土 離 子 在 玻 璃 中 不 具 方 向 性, 其 增 益 與 信 號 偏 極 化 無 關, 加 上 具 有 極 高 的 放 大 頻 寬, 因 此 應 用 上 架 構 簡 單, 與 傳 統 的 中 繼 器 ( Repeater) 比 起 來, 具 有 系 統 升 級 容 易 ( 僅 需 更 換 終 端 設 備 ) 可 彈 性 運 用 等 優 點, 更 可 配 合 分 波 多 工 的 傳 輸 模 式 來 擴 增 傳 輸 容 量 及 距 離 操 作 波 長 在 1550nm 的 摻 鉺 光 纖 放 大 器 (Erbium-Doped Fiber Amplifier; EDFA), 其 放 大 介 質 為 摻 鉺 石 英 光 纖, 由 於 技 術 上 已 非 常 成 熟, 因 此 廣 泛 應 用 於 中 長 途 陸 上 傳 輸 系 統 海 底 光 纜 傳 輸 系 統 及 有 線 電 視 傳 輸 分 配 系 統, 它 同 時 也 是 目 前 應 用 最 廣 泛 的 產 品 摻 鐠 光 纖 放 大 器 (Praseodymium-Doped Fluoride-Fiber Amplifier; PDFA) 是 用 摻 鐠 氟 化 光 纖 作 為 放 大 介 質, 用 在 1,310nm 波 長 範 圍 的 傳 輸, 目 前 還 在 研 發 的 階 段, 其 功 能 特 性 仍 未 達 商 業 化 水 準, 所 以 使 用 層 面 相 當 有 限 OFA 是 在 光 纖 摻 雜 稀 土 族 元 素, 其 特 性 包 括 低 非 線 性 係 數, 低 衰 減 耦 合 係 數, 與 光 信 號 的 極 性 無 關 和 有 非 常 寬 闊 的 操 作 波 段

21 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-21 光 纖 放 大 器 主 要 由 下 列 幾 個 主 要 元 件 組 成 : 1. 長 度 1 100m 的 摻 稀 土 元 素 光 纖 2. 高 功 率 泵 激 雷 射 ( 大 約 mW) 3. 分 波 多 工 器 (WDM) 4. 光 隔 離 器 (Isolator) 5. 光 耦 合 器 (Coupler) 以 下 為 EDFA 的 結 構 ( 圖 ): 圖 EDFA 功 能 結 構 圖 示 光 隔 離 器 輸 入 光 信 號 980/1550 WDM 摻 鉺 光 纖 光 隔 離 器 5/95 耦 合 器 輸 出 光 信 號 -40dBm 0dBm nm 光 放 大 增 益 20 40dB 0dBm +16dBm 半 導 體 雷 射 泵 激 光 源 980(1480)nm 資 料 來 源 : 整 理 光 纖 熔 接 點 輸 出 功 率 監 控 其 中 要 被 放 大 的 輸 入 光 信 號 和 泵 激 雷 射 (pump laser) 由 分 波 多 工 器 耦 合 進 入 摻 鉺 光 纖 放 大 區 段, 而 輸 出 放 大 光 訊 號 摻 鉺 光 纖 放 大 器 (EDFA ) 由 於 其 放 大 波 段 正 處 在 單 模 光 纖 的 低 損 耗 窗 口 ( window), 與 現 有 的 光 通 信 系 統 的 波 長 相 匹 配 同 時 EDFA 具 有 效 率 高 輸 出 功 率 大 增 益 高 頻 帶 寬 雜 訊 低 對 偏 振 不 敏 感 等 優 點, 而 且 結 構 簡 單 可 靠 性 高 體 積 小 可 兼 容 PDH SDH 各 種 速 率, 因 而 具 有 廣 泛 的 應 用 (2) 半 導 體 光 放 大 器 (Semiconductor Optical Amplifier; SOA) 半 導 體 光 放 大 器, 其 構 造 結 構 類 似 於 前 文 所 提 的 FP-LD, 只 是 其 結 構 端 面 非 全 反 射 面, 依 據 端 面 反 射 率 與 操 作 條 件 可 分 為 :FP 放 大 器 (FPA) 注 入 式 鎖 模 放 大 器 (JLA), 以 及 行 波 放 大 器 (TWA) 三 類 可 在 直 流 偏 壓 下 將 入 射 於 活 性 層 內 的 光 作 放 大 兩 種 波 長 ( 1310nm/ 1550nm) 皆 能 適 用 且 價 格 低 廉, 不 過 由 於 其 增 益 與 光 的 偏 極 化 有 關, 輸 出 功 率 小 且 輸 入 輸 出 光 信 號 的 耦 合 較 困 難, 因 此

22 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-22 在 應 用 上 受 到 較 大 的 限 制, 一 般 只 能 使 用 為 前 置 放 大 器, 其 應 用 並 不 普 遍 半 導 體 光 放 大 器 的 好 處 在 於 易 和 其 他 光 元 件 和 線 路 整 合, 而 且 消 耗 電 力 較 低 (3) 拉 曼 放 大 器 (Raman Amplifier; RA) Raman 光 放 大 器 是 利 用 泵 激 光 源 和 光 纖 原 子 間 的 非 線 性 交 互 作 用 所 產 生 的 Stoke line 達 到 放 大 功 能 而 其 特 色 在 不 需 要 如 光 纖 放 大 器 中 需 要 一 段 特 殊 的 摻 鉺 光 纖, 而 其 放 大 的 媒 介 即 是 做 為 傳 輸 訊 號 的 一 般 光 纖 本 身 所 以 是 屬 於 分 散 式 放 大, 因 而 可 減 低 非 線 性 效 應 ( 如 : 四 波 混 頻 ), 因 此 在 DWDM 系 統 中 可 允 許 較 密 的 波 長 間 隔 另 方 面, 因 可 藉 由 改 變 不 同 波 長 的 泵 激 光 源 的 組 合 ( 不 同 波 長 的 多 工, 或 同 一 波 長, 但 不 同 偏 振 方 向 的 結 合 ), 可 達 到 在 任 意 波 段 進 行 光 訊 號 放 大 及 增 益 平 坦 化, 所 以, 對 於 朝 向 更 多 波 段 傳 輸 的 光 通 訊 網 路 而 言, 極 具 吸 引 力 只 是, 目 前 Raman 光 纖 放 大 器 在 效 能 表 現 上 有 兩 個 主 要 的 問 題 待 解 決 : 一 是 Raman 放 大 的 效 率 很 低, 需 要 極 高 的 泵 激 功 率 才 可 達 成, 二 是 泵 激 雷 射 光 源 的 價 格 無 法 降 低, 如 果 用 串 接 (cascaded) 的 方 式 會 增 加 電 路 設 計 的 複 雜 度, 同 時 會 影 響 到 轉 換 的 效 率 將 三 種 光 放 大 器 特 性 表 列 於 表 表 ㆔ 種 主 要 光 放 大 器 性 表 種 類 EDFA Raman 放 大 器 SOA 原 理 居 量 反 轉 拉 曼 散 射 居 量 反 轉 放 大 媒 介 摻 鉺 光 纖 傳 輸 用 光 纖 半 導 體 雷 射 Pump 方 式 光 光 電 Pump 功 率 數 數 十 mw 數 百 mw 數 W 數 百 mw 長 度 數 數 十 m 數 km 0.3mm 輸 出 功 率 高 最 高 低 雜 訊 特 性 普 通 最 好 最 差 與 光 纖 耦 合 容 易 容 易 難 資 料 來 源 : 整 理

23 第 三 章 光 通 訊 元 件 Optical Interconnection 10Gb/ s DWDM 的 長 途 光 纖 系 統 在 近 1~2 年 鮮 少 有 產 業 報 告 或 研 討 會 提 起, 但 在 同 時, 北 美 市 場 對 高 於 10Gb/ s 的 傳 輸 速 率 並 應 用 在 非 常 短 距 離 的 傳 輸 需 求 卻 逐 漸 在 增 加 用 較 簡 單 的 方 式 來 解 釋 此 一 現 象 即 在 骨 幹 光 網 上 的 高 速 頻 寬 在 經 長 距 離 的 傳 輸 後 勢 必 要 在 某 個 節 點 使 用, 如 地 域 性 的 SONET/ SDH 系 統 路 由 器 或 交 換 機 等 等 在 下 列 領 域 中 是 主 要 應 用 上 短 距 離 高 頻 寬 傳 輸 的 需 求 如 ; DWDM 終 端 設 備 到 SONET 設 備 DWDM 終 端 設 備 到 光 交 接 系 統 (optical crossconnect) 設 備 DWDM 終 端 設 備 到 路 由 器 或 交 換 機 設 備 光 交 接 系 統 (optical crossconnect) 到 路 由 器 或 交 換 機 路 由 器 到 路 由 器 或 交 換 機 到 交 換 機 在 這 些 主 要 的 連 結 其 傳 輸 距 離 都 低 於 500 公 尺, 以 目 前 的 應 用 而 言 有 75% 的 傳 輸 距 離 都 少 於 100 公 尺 這 樣 的 傳 輸 距 離 稱 為 非 常 短 距 離 (VSR: Very Short Reach), 不 同 於 一 般 Telcordia 或 ITU 所 熟 悉 的 短 距 離 (short-reach) 中 距 離 (intermediate-reach) 或 長 距 離 (long-reach) 等 傳 輸 距 離 在 非 常 短 距 離 的 傳 輸 頻 寬 由 OC-3(155Mb / s) 到 OC-48(2.5Gb/ s) 皆 發 展 成 熟, 而 在 最 近 的 三 年 裡 在 系 統 廠 商 的 需 求 下 OC-192(10Gb / s) 的 非 常 短 距 離 應 用 的 模 組 已 使 用 在 intra-office point-of-presence 和 高 階 的 交 換 機 路 由 器 等

24 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-24 圖 Point-of-Presence 和 高 速 連 結 網 路 架 構 Long-Haul Transport N etwork OC-192 (Long-Haul) OXC VSR DWDM VSR VSR VSR VSR VSR VSR Core Routers Aggregation 資 料 來 源 :Cisco Systems 如 圖 所 示, 一 般 而 言 POP(Point-of-Prescen) 是 由 許 多 交 換 機 或 路 由 器 所 集 合 而 成 並 連 接 骨 幹 網 路 和 core router, 因 此 頻 寬 自 長 距 離 傳 輸 的 光 網 通 過 DWDM 終 端 設 備 或 光 交 接 系 統 (optical crossconnect) 設 備 再 傳 送 到 core router, 最 後 在 分 送 到 各 個 POP 而 其 中 線 條 較 粗 的 部 分 則 為 非 常 短 距 離 (VSR: Very Short Reach) 的 主 要 的 應 用 範 圍, 也 就 是 界 於 長 距 離 光 網 傳 輸 到 core router 間 一 般 10Gb / s 的 頻 寬 會 經 由 DWDM 系 統 作 調 變 及 解 調 變 後 使 頻 寬 降 至 OC-48 或 OC-12 再 接 入 局 端 的 SONET/ SDH 系 統, 當 然 也 有 可 能 未 經 解 調 變 的 作 直 接 接 入 光 交 接 系 統 (optical crossconnect) 設 備 或 網 路 核 心 路 由 器 (internet core router), 此 時,VSR 便 成 為 連 結 OC-192 最 佳 的 介 面 選 擇 有 許 多 系 統 大 廠 都 有 OC-192 的 DWDM 傳 輸 設 備, 如 Nortel

25 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-25 Cinea Lucent Alcatel Fujitsu 等 等 以 Cinea 的 CoreStream DWDM 系 統 為 例, 該 系 統 能 綜 合 任 何 OC-48 和 OC-192 的 頻 道, 總 波 道 數 可 容 納 160 波 長 並 且 每 一 個 波 道 皆 為 10Gb/ s 的 頻 寬, 此 時 VSR 便 扮 演 了 重 要 連 結 的 角 色, 然 而 若 系 統 有 OC-48 或 其 他 更 低 的 頻 寬 則 就 必 須 採 用 ITU I-64.2r (25km at 1550nm) 或 Telcordia GR-253 SR-2(2km at 1310nm), VSR 就 不 適 用 表 OC-192 VSR 目 前 的 應 用 系 統 及 廠 商 廠 商 產 品 Alcatel 7670 Routing Switch Platform 7770 Routing Core Platform Cinea Intelligent Optical Core Switch: Core Director CI Core Director Metro Director K2 Cisco Series Internet Router: 12406, 12410, Juniper M-160 Internet Backplane Router Nortel OPTera Connect Optical Switches: OPTera Connect HDX OPTera Connect DX Pluris TeraPlex 10 Router TeraPlex 20 Router Sycamore SN Intelligent Optical Switch Tellium Aurora 128 Switch Aurora Optical Switch OC-192 介 面 數 提 供 OC-192 介 面 的 總 類 SR, IR VSR, SR, IR VSR VSR VSR 5,8,15 VSR, SR, IR 8 SR1, SR VSR SR 7 VSR 15 VSR 128 SR, IR VSR VSR 資 料 來 源 : 整 理 Parallel Optical Interconnection 的 標 準 規 格 OIF (Optical Interworking Forum) 為 發 展 VSR OC-192 OC-768 標 準 的 組 織, 自 1999 年 10 月 由 Cisco Systems AT&T Telcordia CINEA Agilent Qwest Sprint 等 廠 商 所 發 起 的, 主 要 在 致 力 於 光 纖 網 路 與 數 據 網 路 間 的 網 路 運 作 (Internetworking) 的 問 題 在 非 常 短

26 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-26 距 離 實 體 層 規 格 的 部 分 是 根 據 高 速 乙 太 網 路 (Gigabit Ethernet) 連 結 模 組 為 基 礎, 如 波 長 範 圍 在 830~860nm 最 小 的 輸 出 功 率 為 -10dB(0.1mW), 而 連 結 的 光 纖 則 是 使 用 帶 狀 光 纖 (ribbon fiber), 至 於 傳 輸 的 距 離 則 決 定 於 使 用 何 種 型 態 的 多 模 光 纖 表 OIF 對 VSR OC-192 的 議 規 格 傳 輸 距 離 光 纖 種 類 光 纖 數 量 雷 射 種 類 波 長 範 圍 VSR-1 300m MM(62.5μ m; 400MHz-Km) 12 VCSEL 850 VSR-2 600m SM 1 Fabry-Port 1310 VSR-3 300m MM(50μ m; 500MHz-Km) 4 VCSEL 850 VSR-4 85m MM(50μ m; 500MHz-Km) 300m MM(50μ m; 2000MHz-Km) 1 VCSEL 850 資 料 來 源 :OIF Optical Interconnection 產 品 概 述 VSR interconnects 以 元 件 產 品 而 言, 在 早 期 VSR 的 10Gb/ s 是 使 用 光 傳 送 與 光 接 收 分 別 的 模 組, 傳 輸 的 距 離 從 2km~40km, 事 實 上 此 種 傳 輸 距 離 比 較 適 用 於 長 距 離 的 傳 輸 在 成 本 上 的 考 量 上 較 經 濟, 所 以 對 VSR 的 應 用 來 說 並 不 能 提 供 長 久 的 解 決 方 案, 因 此 平 行 光 連 接 (Parallel Optical Interconnect) 的 相 關 產 品 便 孕 育 而 出 此 一 技 術 在 90 年 中 期 時 由 Motorola AMP Agilent IBM 和 Infineon 等 國 際 大 廠 所 研 發, 但 當 時 的 市 場 對 此 一 產 品 技 術 的 能 見 度 是 趨 近 於 零, 直 到 近 1~2 年 的 市 場 的 發 展 才 稍 有 起 色 為 了 降 低 Parallel optical interconnects 的 成 本, 具 有 低 臨 界 電 流 低 發 散 角 且 製 程 較 容 易 和 壽 命 較 長, 以 及 可 有 效 耦 合 單 模 光 纖 等 優 點 的 垂 直 共 振 腔 表 面 放 射 雷 射 (Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL) 自 然 而 然 就 成 了 佳 的 選 擇 目 前 以 VCSEL 為 基 礎 的

27 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-27 Parallel optical interconnects 主 要 有 四 種 形 式 : 12 fiber at 1.25Gb/ s per fiber 12 fiber at 1.6, 2.5, or 2.7Gb/ s per channel (Optical Backplane) 4 fiber at 2.5Gb/ s per fiber 4 fiber at or Gb/ s, 符 合 10Gigabit Ethernet 並 且 適 用 於 10Gigabit Fiber Channel 的 標 準 主 要 供 應 的 廠 商 包 含 了 Agilent Alvesta Picolight 等 等, 見 表 供 應 商 與 產 品 表 Parallel Optical Interconnect 供 應 商 與 產 品 廠 商 產 品 Agilent 12, 30Gb/ s Alvesta 4, 10Gb/ s E2O 12, 15Gb/ s, 30Gb/ s EMCORE 12 OC-192 Gore 12, 15Gb/ s, 20Gb/ s, 30Gb/ s Infineon 12, 10Gb/ s Picolight 12, 15Gb/ 32Gb/ s Zarlink 4,8,12,10-30Gb/ s 資 料 來 源 : 整 理 Parallel Optical Interconnect 的 產 品 為 發 送 與 接 收 合 併 的 元 件, 就 如 光 收 發 模 組 一 般, 如 圖

28 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-28 圖 平 行 光 收 發 模 組 示 意 圖 -1 資 料 來 源 :Alvesta 圖 平 行 光 收 發 模 組 示 意 圖 -2 資 料 來 源 :Alvesta

29 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-29 Optical Interconnection 產 品 概 述 Optical Backplane 在 前 面 所 介 紹 的 Parallel Optical Interconnects 是 介 於 機 殼 與 機 殼 間 (Chassis-to-Chassis) 的 傳 輸 環 境 或 者 可 稱 為 between box 所 傳 輸 的 距 離 就 是 VSR, 連 結 訊 號 的 方 式 是 用 帶 狀 光 纖 (ribbon fiber) 而 另 一 個 高 速 應 用 的 介 面 也 是 近 期 才 發 展 出 來, 在 交 換 機 內 作 高 速 傳 輸 的 應 用, 稱 為 Optical Backplane, 主 要 應 用 在 PCB 與 PCB 之 間 的 傳 輸 也 可 稱 為 within box, 連 結 訊 號 的 方 式 是 利 用 基 板 上 波 導 來 做 傳 輸 的 路 徑 通 常 應 用 在 Terabits 等 級 的 高 階 交 換 機 或 core optical interconnect switch 的 產 品 內, 供 應 系 統 的 廠 商 有 Nortel Sycamore 或 Pluris 等 廠 商 表 應 用 Optical Backplane 的 交 換 機 與 路 由 器 設 備 廠 廠 商 產 品 連 接 的 應 用 連 接 的 種 類 BrightLink BOSS 1000 Optical Switch Optical Backplane 4-Channel 10Gb/s Nortel OPTera Connect HDX I/O shelf to switch core 12-Channel 30Gb/s Pluris TeraPlex 10 Router TerPlex 20 Router Line cards to fabric cards Control cards to fabric cards Fabric cards to fabric cards 12-Channel 10Gb/s Sycamore SN Intelligent optical Switch Port chassis to switch chassis Cards to cards within chassis 12-Channel 30Gb/s 資 料 來 源 : 整 理 以 Optical Backplane 元 件 而 言, 主 要 是 運 用 聚 合 物 波 導 (Polymer waveguide) 的 技 術, 如 圖 所 示, 首 先 用 hot embossing 的 技 術 或 e-beam waiting 的 技 術 製 作 基 材 上 的 光 波 導, 之 後 結 合 俱 有 高 反 射 效 率 的 鏡 面 並 傾 斜 45 度 而 在 傳 輸 端 方 面 則 使 用 VCSEL, 當 VCSEL 圓 形 的 發 散 光 自 雷 射 發 出 後 透 過 濾 鏡 (Lens) 經 反 射 鏡 的 折 射 後 進 入 波 導 (waveguide), 在 另 一 端 的 反 射 鏡 將 導 引 光 訊 號 由 光 偵 測 器 接 收

30 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-30 圖 Optical Backplane 結 構 示 意 圖 -1 資 料 來 源 :Optoelectronics Department, Univ. of Ulm 圖 Optical Backplane 結 構 示 意 圖 -2 資 料 來 源 :Optoelectronics Department, Univ. of Ulm

31 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-31 不 同 於 Gigabit Ethernet 和 Fiber Channel 光 收 發 模 組 有 著 明 確 而 根 深 蒂 固 的 應 用 市 場,Parallel Optical Interconnection 仍 是 個 興 新 的 市 場, 在 市 場 景 氣 低 迷 的 2001 年 作 送 樣 測 試, 較 明 顯 的 少 量 出 貨 在 2002~2003 年 間, 而 主 要 的 客 戶 仍 是 產 業 界 的 龍 頭 廠 商 如 Cisco Systems Cinea Nortel Sycamore Networks Alcate 等 國 際 大 廠 使 用 VSR 和 Optical Backplane 的 應 用, 然 而 日 本 在 Optical Interconnection 的 應 用 卻 注 重 在 彩 色 影 印 機 的 高 畫 質 呈 現 與 影 音 畫 質 在 HDTV 的 最 佳 化, 如 圖 Fuji Xerox 對 Optical Interconnection 技 術 發 展 與 應 用 領 域 的 規 劃 可 之 一 二 圖 Fuji Xerox Optical Interconnection 產 品 發 展 趨 勢 資 料 來 源 :Fuji Xerox 其 他 光 通 訊 元 件 光 間 隔 器 光 間 隔 器 (Interleaver) 也 稱 為 Slicer Wavesplitter, 應 用 分 離 奇 偶 通 道 的 技 術 使 波 道 間 距 能 更 緊 密, 提 高 傳 輸 容 量 光 間 隔 器 是 濾 波 器 的 一 種, 用 來 分 離 DWDM 多 工 解 多 工 系 統 的 奇 數 波 道 和 偶 數 波 道, 運 用 光 隔 絕 器 雖 然 單 價 高, 但 是 每 波 道 的 成 本 相 對 較 低, 對 於 整 個 DWDM 波 道 只 需 少 數 光 間 隔 器, 且 在 系 統 開 始 舖 設 時 不 一 定 要 置 入 光 間 隔 器, 因 此 市 場 相 對 其 他 元 件 來 得 小

32 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-32 光 隔 絕 器 光 隔 絕 器 用 於 光 纖 通 訊 傳 輸 系 統 上, 能 避 免 其 他 元 件 和 不 連 續 的 散 射 造 成 在 傳 輸 系 統 的 反 射 不 利 效 應, 例 如 : 反 射 進 入 雷 射 發 射 器 會 造 成 光 源 的 啁 啾 和 振 動, 影 響 光 纖 通 訊 傳 輸 系 統 的 運 作 光 隔 絕 器 亦 被 用 在 光 放 大 器 上, 用 來 防 止 放 大 的 光 能 量 回 饋 到 增 益 光 纖 光 隔 絕 器 一 般 分 成 兩 類 : 自 由 空 間 型 一 般 用 於 發 光 源, 常 用 於 與 極 化 相 關 的 光 隔 絕 器 ; 另 一 方 面, 引 線 型 和 光 放 大 器 用, 常 用 於 與 極 化 無 關 的 光 隔 絕 器 光 隔 絕 器 要 求 的 特 性, 包 括 : 體 積 小 插 入 損 失 低 隔 絕 度 高 入 射 角 度 寬 以 及 可 靠 度 高 等 用 於 光 放 大 器 的 光 波 長 相 關 光 隔 絕 器, 應 用 於 雙 向 放 大 器 時 置 於 中 間 部 位, 主 要 為 改 進 雜 訊, 且 利 用 多 級 結 構 設 計 令 其 達 到 小 型 化 雙 向 化 功 能 可 重 構 式 光 多 工 塞 取 機 (Reconfigurable OADM ) 所 謂 光 多 工 塞 取 機 (OADM; Optical Add/ Drop Multiplexer), 也 稱 為 波 長 塞 取 多 工 器 (WADM,Wavelength ADM) 的 次 系 統 模 組, 在 光 纖 網 路 中, 要 將 訊 號 由 環 形 架 構 下 載 (Drop) 到 各 地 區 的 網 路 及 將 地 區 網 路 的 訊 號 要 上 傳 ( Add) 至 該 環 形 網 路 必 需 藉 由 所 謂 的 塞 取 多 工 的 光 網 路 元 件 來 達 成 如 前 所 述 WDM 技 術 的 目 前 已 朝 都 會 區 網 路 發 展 已 能 在 單 一 條 光 纖 中 支 援 多 條 SONET/ SDH 環 形 ( Ring) 網 路 架 構 ( 如 : 通 常 以 一 個 多 工 傳 輸 中 的 波 長 做 為 一 個 環 形 網 路 ) 而 在 此 情 況 下, 網 路 節 點 (Node) 對 應 於 每 一 波 長 都 需 安 裝 一 ADM( Add/ Drop Multiplexer), 但 問 題 在 於 並 非 所 有 的 資 訊 流 都 需 要 在 節 點 中 做 上 傳 下 載 的 電 子 訊 號 處 理, 因 此 造 成 佈 建 過 多 ADM 的 成 本 浪 費 簡 言 之,WDM 技 術 的 出 現 後, 雖 然 降 低 了 光 元 件 及 系 統 的 成 本, 卻 增 加 了 電 子 處 理 元 件 及 設 備 的 成 本 因 此, 可 重 構 式 光 塞 取 多 工 器 或 稱 可 重 配 置 光 塞 取 多 工 器 的 發 展, 希 望 能 運 用 在 網 路 節 點 上 以 一 個 能 處 理 多 條 經 由 該 節 點 做 上 傳 下 載 波 長 能 力, 因 而 能 取 代 多 組 ADM, 以 大 幅 降 低 網 路 建 置 的 成 本, 並 降 低 光 纖 連 接 至 用 戶 處 的 複 雜 度 在 技 術 上 由 於 可 調 式 元 件 在 光 層 流 量 交 換 系 統 中 具 有 波 長 選 擇 性 的 功 能 因 而 促 使 ROADM 的 更 成 熟

33 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-33 在 市 場 上 美 國 電 信 大 廠 Verizon 採 用 Photuris 公 司 的 ROADM 技 術, 該 技 術 匯 集 了 DWDM 及 TDM 服 務, 允 許 對 波 長 進 行 重 新 分 配, 而 且 並 不 需 要 鋪 建 新 光 纖 的 成 本 優 勢, 來 升 級 Texas A&M 大 學 的 寬 頻 網 路, 另 外 Alcatel 也 將 自 家 都 會 區 域 網 路 系 統 設 備 增 加 ROADM 的 功 能, 使 得 電 信 服 務 供 應 商 在 網 路 結 構 中 增 加 any-wavelength-to-anywhere 功 能 的 同 時 更 可 提 供 波 長 跟 蹤 功 能 還 允 許 電 信 服 務 供 應 商 對 個 別 波 長 進 行 完 全 及 時 的 檢 測, 簡 化 了 網 路 運 營 和 維 護 成 本 由 表 得 知 電 信 營 運 商 在 採 購 新 設 備 時 的 新 考 量,OADM 的 設 備 從 歷 時 三 年 的 沈 睡 中 甦 醒 過 來, 對 未 來 ROADM 的 發 展 會 是 更 加 穩 健 地 成 長 表 美 國 主 要 營 運 商 目 前 所 執 行 的 ROADM 計 畫 營 運 商 系 統 設 備 廠 商 經 費 主 要 項 目 AT&T Siemens $100M Multi-reach DWDM, ROADM MCI Siemens/ Ciena $200M Multi-reach DWDM, ROADM Version Lucent - Metro ROADM SBC Alcatel/ Tropic $300M Metro ROADM MCI - - Metro ROADM RFI 資 料 來 源 : 整 理

34 第 三 章 光 通 訊 元 件 光 通 訊 元 件 市 場 分 析 光 纖 通 訊 的 全 盛 時 期 何 時 能 再 回 桂 冠 加 冕 重 返 榮 耀? 回 顧 過 去 的 3 年, 光 纖 通 訊 如 同 17 世 紀 天 價 般 的 歐 洲 鬱 金 香 狂 熱 20 世 紀 初 的 美 國 鐵 路 熱 潮 千 禧 年 之 前 的 台 灣 蛋 塔 風 潮 等 看 似 瘋 狂 歷 史 故 事, 而 光 通 訊 熱 鬧 的 泡 沫 澡 從 服 務 業 的 電 信 業 者 (Telecom Carrier) 網 站 及 網 站 服 務 業 者 (ISP) 開 始 發 作, 這 泡 泡 一 路 洗 到 上 游 的 設 備 廠 商, 尤 以 大 型 系 統 營 收 比 重 高 的 骨 幹 設 備 (Backbone) 與 光 纖 通 訊 設 備 元 件 廠 商, 最 後 影 響 到 整 體 經 濟 每 每 相 關 的 報 告 或 文 章 回 顧 光 纖 通 訊 這 一 段 歷 史, 總 是 歸 咎 於 光 通 訊 元 件 單 價 過 高 過 度 期 望 過 度 投 資 等 等 但 回 憶 起 凱 因 斯 所 提 出 創 造 性 破 壞 ( Creative Destructive) 的 發 展 過 程 似 乎 證 明 著, 因 新 科 技 所 引 起 的 暴 起 暴 落 循 環 總 是 能 驅 動 整 體 社 會 福 祉 的 再 向 前 發 展, 然 而 過 度 的 投 資 看 來 浪 費, 但 也 是 找 出 最 後 贏 家 最 有 效 的 方 式, 而 這 也 正 是 資 本 主 義 在 科 技 界 的 資 本 遊 戲 中 殘 酷 的 一 面 在 光 纖 通 訊 失 寵 的 同 時, 所 幸 投 資 者 的 注 意 力 轉 向 更 魅 人 的 技 術 與 科 技, 光 通 訊 產 業 在 這 期 間 透 過 關 廠 併 購 整 合 等 MBA 教 科 書 中 都 出 現 過 的 方 式 逐 漸 找 出 幻 滅 後 的 生 存 法 則, 回 歸 到 最 基 礎 點 幸 運 地, 具 有 前 瞻 願 景 的 國 家 以 實 際 鋪 設 光 纖 做 為 重 點 通 訊 建 設, 因 而 再 度 編 織 起 全 球 光 纖 通 訊 的 大 網 全 球 光 通 訊 元 件 市 場 發 展 趨 勢 在 全 球 光 通 訊 元 件 的 統 計 中 包 含 光 收 發 模 組 光 放 大 器 泵 浦 雷 射 ; 光 連 接 器 光 耦 合 器 光 隔 絕 器 光 開 關 光 衰 減 器 等 產 品 項 目 圖 已 省 略 光 通 訊 元 件 在 年 物 極 必 反 的 心 寒 統 計 數 據, 渡 了 數 年 漫 漫 寒 冬 後, 似 乎 發 現 了 春 燕 的 蹤 跡, 在 2004 年 全 球 光 通 訊 元 件 市 場 預 計 可 達 24 億 美 金, 是 繼 2003 年 後 的 第 一 波 4% 的 成 長, 若 樂 觀 地 展 望 光 通 訊 元 件 未 來 的 成 長 率 約 在 15% 23% 之 間, 若 維 持 較 保 守 的 預 測 應 是 會 在 6%~12% 之 間, 而 這 其 中 變 動 的 因 素 又 以 FTTH 在 全 球 鋪 建 的 進 度 影 響 最 大

35 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-35 圖 全 球 光 通 訊 元 件 市 場 USD 100M Active Passive Passive Active 資 料 來 源 :FC 04/ 整 理 光 通 訊 元 件 在 輝 煌 時 期 市 場 值 超 過 100 億 美 金, 由 圖 可 發 現 在 RHK 的 統 計 中 出 現 連 續 四 年 跳 躍 式 下 滑 的 曲 線, 與 圖 的 統 計 稍 有 不 同 地 方 在 於 RHK 統 計 2003 年 的 市 場 要 比 2002 年 要 再 下 滑 24%, 而 圖 的 統 計 則 是 呈 持 平 由 於 RHK 的 統 計 數 據 是 未 包 含 光 連 接 器, 在 圖 的 全 球 光 元 件 市 場 中, 整 理 的 統 計 數 據 主 要 為 考 量 日 本 對 FTTH 相 關 光 元 件 的 需 求 增 加, 如 光 收 發 模 組 光 耦 合 器 與 光 連 接 器 等 以 致 於 2003 年 的 市 場 並 無 明 顯 下 滑 或 上 揚, 若 RHK 將 全 球 市 場 近 1.5 億 美 金 的 光 連 接 器 合 併 計 算, 大 致 上 2003 年 全 球 光 元 件 的 市 場 約 在 22 億 美 金 左 右 的 水 平, 與 圖 的 差 距 在 約 10% 之 內

36 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-36 $M 12,000 圖 ~2003 年 全 球 光 通 訊 元 件 市 場 10,000 8,000 6,000 4,000-36% -61% -24% 2, 資 料 來 源 :RHK 2004/ 整 理 將 2003 年 剖 分 成 季 別 來 觀 察, 如 圖 所 示 在 2003 年 第 二 季 達 4.7 億 美 金 而 第 三 季 成 長 了 8% 再 接 下 來 的 每 一 季 都 呈 現 樂 觀 的 成 長 趨 勢, 據 RHK 的 估 計 2004 年 全 球 的 光 通 訊 元 件 市 場 可 達 21~25 億 美 金 之 間 ( 同 樣 是 未 包 含 光 連 接 器 的 統 計 ) 圖 全 球 光 通 訊 元 件 市 場 $M Q03 3Q03 4Q03 1Q04 2Q04 資 料 來 源 :RHK 2004/ 整 理

37 第 三 章 光 通 訊 元 件 台 灣 光 通 訊 元 件 市 場 發 展 趨 勢 在 我 國 光 通 訊 元 件 方 面, 雖 然 日 本 FTTH 光 收 發 模 組 的 規 格 改 變 造 成 部 份 廠 商 出 貨 減 少 但 同 時 也 拜 美 國 FTTP 之 賜, 使 得 台 灣 的 廠 商 在 光 收 發 模 組 OSA 封 裝 的 代 工 上 彌 補 了 日 本 FTTH 訂 單 的 缺 口 如 圖 估 計 2004 年 台 灣 光 元 件 的 產 值 約 在 46 億 新 台 幣 ( 約 1.36 億 美 金 ), 並 預 估 未 來 在 亞 太 地 區 量 產 標 準 化 光 元 件 機 會 漸 增, 因 此 在 2005 年 ~2007 年 間 產 能 的 增 加 是 被 預 期 的 圖 台 灣 光 元 件 產 值 百 萬 台 幣 9,000 7,500 6,000 4,500 3,000 1, Passive 1,617 1,685 1,887 2,190 2,628 Active 2,571 2,925 3,639 4,782 5,738 資 料 來 源 :, 2004/ 10 由 圖 台 灣 光 元 件 產 品 比 例 分 佈 中 可 了 解, 有 近 6 成 的 產 值 是 出 自 於 光 收 發 模 組, 其 次 為 光 連 接 器 其 餘 的 部 份 所 佔 的 比 例 皆 在 3%~5% 之 間, 如 光 耦 合 器 光 放 大 器 等 等

38 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-38 圖 台 灣 光 元 件 產 品 比 例 分 佈 Coupler, 5% CWDM/ DWDM, 5% OA, 3% Other, 3% Connector, 25% TRx, 57.9% 資 料 來 源 :, 2004/ 10 所 佔 台 灣 光 通 訊 元 件 產 值 比 例 最 高 的 光 收 發 模 組 在 近 1 2 年 內 成 為 主 流 產 品, 其 最 大 的 競 爭 優 勢, 即 在 完 整 的 產 業 供 應 鏈 如 表 所 示, 目 前 生 產 光 收 發 模 組 之 後 段 封 裝 廠 商, 估 計 約 15 家, 其 中 專 業 磊 晶 廠 約 有 5 家 晶 粒 製 程 到 雷 射 封 裝 約 有 9 家, 而 具 有 垂 直 整 合 型 的 全 製 程 光 收 發 模 組 廠 約 有 2 家, 總 計 台 灣 生 產 光 收 發 模 組 之 專 業 廠 約 有 17 家 現 今 大 部 分 廠 商 已 有 外 銷 能 力 且 在 品 質 及 價 格 上 皆 具 競 爭 力 目 前 產 業 中 前 3 家 廠 的 生 產 量 約 佔 整 個 市 場 的 80%, 這 些 廠 商 約 有 九 成 分 佈 在 桃 園 新 竹 一 帶 方 圓 70 公 里 的 區 域 內 ; 其 中 以 含 括 平 鎮 中 壢 竹 北 竹 科 等 地 區 為 最 多, 集 中 度 達 90%; 其 次 較 為 零 散 除 此 之 外, 以 光 收 發 模 組 廠 為 核 心 的 相 關 週 邊 支 援 廠 商 及 各 類 供 應 商 等 數 十 家 進 口 材 料 代 理 商 基 材 板 廠 以 及 週 邊 設 備 和 耗 材 供 應 廠 商 等, 亦 齊 聚 在 臺 北 桃 園 中 壢 新 竹 一 帶, 以 就 近 服 務 其 客 戶, 達 到 隨 訂 隨 到 的 即 時 供 應 服 務 鑒 於 我 國 光 收 發 模 組 產 業 能 在 方 圓 60~70 公 里 的 區 域 集 結 如 此 完 整 健 全 且 具 有 彈 性 靈 活 之 組 織 特 性 的 中 心 以 及 週 邊 衛 星 支 援 體 系, 這 種 兼 具 機 動 與 週 延 的 產 業 群 聚 特 性, 不 但 提 供 給 我 國 光 收 發 模 組 廠 商 相 當 程 度 的 區 位 化 經 濟 (Localization Economies) 利 益, 對 於 甚 為 講 究 交 貨 品 質 與

39 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-39 時 效 的 光 收 發 模 組 產 業 而 言, 無 疑 地 也 是 一 項 極 具 國 際 競 爭 力 的 優 勢 來 源 表 台 灣 光 收 發 模 組 產 業 結 構 及 製 造 商 磊 晶 長 成 晶 粒 製 程 TO 封 裝 OSA 封 裝 成 品 組 裝 勝 陽 誼 虹 光 環 國 內 廠 商 聯 亞 禧 通 全 新 鴻 亞 威 凱 和 心 連 展 華 敏 捷 耀 創 威 傳 承 太 空 梭 友 嘉 華 星 友 嘉 聯 鈞 光 磊 台 達 電 冠 德 岳 豐 前 鼎 光 紅 建 聖 前 源 鴻 海 亞 洲 光 學 逢 源 嘉 信 晶 誼 資 料 來 源 : 整 理 對 產 業 面 而 言, 併 購 整 合 或 退 出 市 場 的 產 業 趨 勢 在 台 灣 也 跟 上 這 全 球 的 動 向, 如 鴻 亞 與 新 怡 力 的 結 合 光 紅 建 聖 被 美 商 Oplink 併 購 ( 稍 後 並 未 達 成 協 議 ) 逢 源 買 下 錸 德 的 光 通 訊 元 件 部 門 以 及 和 心 退 出 光 收 發 模 組 領 域 等 等 美 國 光 元 件 廠 近 年 來 紛 紛 在 亞 太 地 區 設 立 據 點 或 直 接 併 購 公 司, 無 非 就 是 基 於 成 本 的 考 量 之 外, 光 纖 到 家 在 亞 洲 廣 泛 普 及 的 可 能 性 比 其 他 地 區 都 要 來 的 可 預 見 性 高, 因 此 一 場 更 為 激 烈 的 土 洋 通 路 大 戰, 將 考 驗 著 台 灣 光 元 件 場 未 來 在 全 球 光 通 訊 的 定 位 光 連 接 器 市 場 發 展 趨 勢 根 據 Fuji Chimera 2004 年 市 場 報 告,2004 年 光 纖 連 接 器 產 量 約 8 千 萬 個 較 2003 年 小 幅 上 揚 10%, 預 估 2005 年 生 產 數 量 將 再 成 長 約 10%, 而 在 產 值 上 仍 呈 持 平 的 現 象 約 在 1.4 億 美 金 之 譜, 如 表 預 估 2003 年 傳 統 光 纖 連 接 器 SC FC 銷 售 數 量 變 化 不 大, 小 型 光 纖 連 接 器 銷 售 數 量 增 加 且 擴 大 佔 有 比 例

40 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-40 表 光 連 接 器 種 類 別 銷 售 數 量 種 類 銷 售 數 量 / 千 個 佔 有 率 % 銷 售 數 量 / 千 個 佔 有 率 % SC 40, % 42, % LC 18,000 25% 21, % MU 2, % 3, % FC 1, % 1, % 其 他 10, % 11,200 14% 總 計 72, % 80, % 資 料 來 源 :FC 2004/ 整 理 光 纖 連 接 器 受 市 場 不 景 氣 與 技 術 漸 趨 成 熟 所 影 響, 生 產 地 區 大 部 份 轉 移 到 亞 洲 地 區, 且 近 年 來 往 日 本 以 外 的 亞 洲 國 家 生 產 光 纖 連 接 器 的 趨 勢 更 明 顯, 如 圖 銷 售 主 要 以 日 本 美 國 為 主, 佔 總 銷 售 85% 以 上 圖 全 球 光 纖 連 接 器 生 產 區 分 佈 18KK 亞 洲, 25% 6KK 歐 洲, 8% 30KK 日 本, 41.7% 18KK 北 美, 25% 資 料 來 源 :Fuji Chimera 2004/ 整 理

41 第 三 章 光 通 訊 元 件 光 耦 合 器 市 場 發 展 趨 勢 分 歧 器 也 是 光 纖 耦 合 器 的 一 種, 提 供 輸 出 2 個 以 上 相 同 或 不 同 比 例 的 光 能 量, 分 歧 器 應 用 在 網 路 的 廣 播 和 分 路, 例 如 : 有 線 電 視 或 任 何 需 要 訊 號 下 載 光 纖 耦 合 器 和 光 分 歧 器 的 產 品 相 當 成 熟, 可 藉 由 整 合 其 他 元 件 ( 例 如 : 光 隔 絕 器 ), 形 成 小 型 化 元 件 隨 著 光 纖 到 家 的 發 展 1 4 和 1 8 光 纖 耦 合 器 使 用 量 逐 漸 增 加 三 埠 數 的 光 耦 合 器 利 用 分 出 小 的 訊 號 光 源 或 泵 激 光 源 可 作 為 監 視 用 途, 這 些 光 纖 耦 合 器 (TAP coupler) 不 會 分 離 波 長, 只 不 過 分 出 光 能 量, 一 般 摻 鉺 光 纖 放 大 器 (EDFA) 會 利 用 許 多 光 纖 耦 合 器 來 監 視 不 同 的 光 放 大 點 WDM 耦 合 器 利 用 不 同 的 光 纖 熔 接, 特 別 是 EDFA 內 部 連 接 泵 激 雷 射 (980nm 或 1,480nm 波 長 ), 用 於 1,550nm 傳 輸 波 段, 也 有 用 來 分 開 1,310nm 與 1,550nm 等 寬 頻 帶 的 WDM 傳 輸 系 統 隨 著 目 前 光 通 訊 市 場 的 滑 落, 光 放 大 器 市 場 受 到 不 小 的 衝 擊, 機 會 似 乎 在 新 興 的 拉 曼 泵 激 模 組 相 關 的 極 化 光 纖 耦 合 器 和 WDM 光 耦 合 器, 這 些 產 品 由 於 需 要 掌 握 高 光 功 率 且 高 單 價, 所 以 相 對 競 爭 廠 商 較 少 光 纖 耦 合 器 主 要 生 產 廠 商 有 JDSU Oplink 和 波 若 威 等 光 纖 耦 合 器 市 場 自 2003 年 即 開 始 逐 步 回 升 ( 圖 3-2-7), 產 品 在 銷 售 數 量 上 明 顯 增 加, 但 是 產 品 價 格 仍 維 持 低 檔 (1 8 熔 燒 式 約 為 36 美 金 1 8 PLC 約 為 美 金 )

42 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-42 圖 全 球 光 纖 耦 合 器 產 量 Unit:K 5,000 4,000 3,000 2,000 1, PLC 熔 燒 式 資 料 來 源 :Fuji Chimera 2004/ 整 理 光 纖 耦 合 器 製 造 方 法 中, 平 面 光 波 導 (PLC) 光 分 歧 器 最 適 合 分 歧 數 較 多 的 製 造 方 式, 尤 其 以 日 本 光 纖 到 家 的 應 用 如 圖 平 面 光 波 導 (PLC) 光 分 歧 器 銷 售 數 量 2003 年 約 為 42 萬 個, 使 用 量 持 續 擴 大 估 計 2005 年 可 達 到 56 萬 個, 使 得 PLC 型 的 光 耦 合 器 佔 有 比 例 提 升 到 約 20% 圖 全 球 PLC 型 光 耦 合 器 應 用 銷 售 量 分 佈 ( 單 位 : 千 個 ) 1*16 splitter, 30, 7.1% 1*32 splitter, 2, 0.5% WINC, 70, 16.7% 1*4 splitter, 168, 40% 1*8 splitter, 150, 35.7% 資 料 來 源 :Fuji Chimera 2004/ 整 理

43 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-43 隨 著 日 本 FTTH 的 建 設 及 各 個 營 運 商 或 建 商 間 的 競 爭, 使 得 FTTH 的 成 長 備 受 肯 定 在 日 本 市 場 以 1*8 的 PLC 光 耦 合 器 最 被 看 好, 而 在 北 美 則 是 以 1*16 和 1*32 的 型 式 較 具 成 長 的 架 勢 光 衰 減 器 市 場 發 展 趨 勢 由 於 光 衰 減 器 具 有 減 低 或 控 制 光 訊 號 的 功 能, 因 此 可 以 應 用 於 系 統 的 評 估 研 究 和 調 整 校 正 等 方 面 例 如, 在 WDM 網 路 系 統 上, 用 來 縮 小 在 通 道 間 的 能 量 差 距 和 維 持 所 有 通 道 噪 訊 比 因 此 在 光 放 大 器 和 DWDM 模 組 等 皆 有 其 應 用 光 衰 減 器 有 許 多 種 類 的 製 造 方 式, 包 括 藉 由 調 整 空 氣 間 隙 改 變 一 對 光 纖 端 面 相 互 之 間 所 有 損 失 的 距 離, 和 應 用 濾 波 器 方 式 影 響 部 分 輸 入 光, 這 些 製 造 方 法 皆 可 包 含 固 定 式 和 可 調 式 光 衰 減 器 (Variable Optical Attenuator; VOA) 固 定 式 光 衰 減 器 價 格 較 低, 但 是 較 不 具 有 彈 性 ; 相 對 地, 可 調 式 光 衰 減 器 (VOA) 在 發 展 上 較 具 優 勢, 能 精 確 的 主 動 平 衡 光 的 能 量, 並 朝 向 結 合 模 組 次 系 統 ( 如 多 工 / 解 多 工 OADM 光 塞 取 器 ) 發 展 $M 80 圖 全 球 光 衰 減 器 市 場 可 調 變 式 固 定 式 資 料 來 源 :FC 04/ 整 理 從 圖 可 知 全 球 光 衰 減 器 市 場 仍 以 固 定 式 為 主 流, 但 自 可 調 式 光 衰 減 器 在 通 過 Telcordia 的 可 靠 度 測 試 後,2003 年 市 場 便 給 予 正

44 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-44 面 的 回 應 預 計 2004 年 將 可 達 22% 的 成 長 幅 度, 但 之 後 的 成 長 便 會 趨 於 13%~15% 之 間 緩 和 地 增 幅 光 開 關 市 場 發 展 趨 勢 光 開 關 一 般 使 用 於 主 機 板 和 光 網 路 設 備 上, 光 開 關 元 件 較 多, 但 也 有 1 N 的 光 開 關 元 件 裝 設 在 WDM 模 組 上, 用 於 保 護 所 有 的 通 道 光 訊 號 切 換 於 1999 年 和 2000 年 受 到 注 視, 目 前 服 務 供 應 商 需 求 全 光 式 交 換 連 接 系 統 (OXC) 較 少, 且 在 未 來 幾 年 發 展 緩 慢 只 有 少 數 幾 家 廠 商, 如 Calient 和 Movaz 兩 家 設 備 供 應 商, 對 OXC 領 域 投 入 較 積 極,Calient 擁 有 光 學 微 機 電 (MOEMS) 製 造 公 司 Kionix; Movaz 和 Coring 合 作 光 開 關 技 術 的 研 發 未 來 較 有 希 望 的 是 在 可 重 構 式 光 塞 取 器 (ROADM) 方 面, 因 廠 商 對 波 長 服 務 的 興 趣 漸 增 根 據 Fuji Chimera 2004 年 市 場 報 告 指 出, 自 2002 年 全 球 光 開 關 市 場 觸 底 後,2003 年 銷 售 量 開 始 逐 步 小 量 爬 升, 可 惜 力 道 不 足 使 得 許 多 廠 商 隨 著 泡 沫 消 失, 知 名 的 OMM 也 在 其 中 對 未 來 的 成 長 性 廠 商 們 的 反 應 和 修 正 後 的 市 場 報 告 相 去 不 遠, 如 圖 所 示, 在 2006 年 之 前 僅 呈 5 % 以 下 的 成 長 幅 度, 目 前 提 供 光 開 關 主 要 廠 商 為 JDSU Dicon 和 Oplink 等 隨 著 光 開 關 技 術 的 發 展, 特 別 是 微 機 電 全 光 開 關 技 術 的 日 漸 成 熟 以 及 可 靠 度 逐 漸 被 市 場 接 受, 從 圖 的 主 要 光 開 關 類 型 可 知 2003 年 光 開 關 市 場 主 要 仍 是 以 稜 鏡 機 械 式 光 開 關 為 主, 但 市 場 佔 有 率 與 2002 年 相 比 已 減 少 4%, 然 而 以 MOEMS(Micro-Opto-electromechanical systems) 為 基 礎 的 光 開 關 自 2001 年 市 場 初 步 發 展, 至 2003 年 銷 售 量 市 場 佔 有 率 約 近 8%, MOEMS 技 術 發 展 的 光 開 關 目 前 仍 以 低 埠 數 產 品 為 主, 預 計 將 來 在 網 路 主 幹 線 和 區 域 性 的 系 統 設 備 中 將 會 採 用 此 一 技 術 的 光 開 關, 而 大 型 的 MOEMS 技 術 為 基 礎 的 產 品 如 全 像 光 開 關 和 光 交 換 連 接 系 統 可 能 還 要 在 耐 心 等 候 至 少 在 3 5 年 才 能 成 為 市 場 主 流 產 品 如 果 MOEMS 元 件 的 性 能 進 一 步 改 進 而 投 入 使 用, 同 時 製 造 技 術 也 得 到 提 高, 則 中 大 型 元 件 將 在 價 格 較 為 敏 感 的 都 會 光 纖 網 路 市 場 中 得 到 廣 泛 應 用

45 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-45 圖 全 球 光 開 關 市 場 $M Unit: K Revenue Quantity 資 料 來 源 :FC 04/ 整 理 圖 全 球 光 開 關 類 型 分 佈 光 纖 機 械 式, 3% MOEMS, 8% 資 料 來 源 :FC 04/ 整 理 稜 鏡 機 械 式, 89%

46 第 三 章 光 通 訊 元 件 光 收 發 模 組 市 場 發 展 趨 勢 在 接 取 端 或 是 企 業 用 戶 端 的 應 用 如 Ethernet 與 光 纖 通 道 等 應 用, 其 成 長 的 幅 度 與 市 場 值 都 比 電 信 規 格 的 光 收 發 模 組 來 的 吸 引, 特 別 是 乙 太 網 的 應 用 同 樣 以 2003 年 為 例, 乙 太 網 光 收 發 模 組 的 市 場 值 約 在 3 億 6 千 萬 美 金 ( 不 含 10/ 100Mbps 的 cooper 光 收 發 模 組 ), 而 其 年 平 均 成 長 率 約 在 9%~10% 之 間 而 1G 的 光 收 發 模 組 中 以 短 波 長 (VCSEL) 的 需 求 數 量 最 大 約 在 3 百 35 萬 顆, 但 通 常 數 量 越 大 市 場 的 價 格 就 會 相 對 的 成 反 比, 如 此 一 類 短 波 長 的 光 收 發 模 組 市 場 價 就 在 美 金 40 元 以 下 但 在 Ethernet 的 項 目 中 令 人 注 意 的 是 10G 的 光 收 發 模 組, 如 圖 為 2003 年 與 2004 年 各 項 10G MSA 的 市 場 統 計 與 預 測 圖 全 球 光 收 發 模 組 市 場 $M Fiber Channel Ethernet SONET/SDH WDM 資 料 來 源 :CIR 2004/ 整 理 10G 的 消 息 已 喧 騰 多 時 卻 也 未 見 巨 幅 的 成 長, 但 從 統 計 資 料 來 觀 察 在 2003 年 底 的 出 貨 量 已 從 原 本 的 每 月 數 百 顆 躍 升 至 每 月 數 千 顆 的 需 求 量, 特 別 是 Cisco 已 採 用 10G 的 埠 在 設 備 上 提 供 客 戶 使 用 而 10G 有 許 多 不 同 的 多 元 協 定 以 圖 的 分 析 來 看, 似 乎 以 XENPAK 未 來 的 成 長 較 為 看 好, 由 於 Cisco 與 Extreme 的 推 薦 採 用 使 得 XENPAK 集 百 般 寵 愛 於 一 身, 而 Cisco 更 是 在 Catalyst 6500 和 新 設

47 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-47 備 Catalyst 3750 採 用 10G BASE-SR XENPAK 的 模 組 應 用 在 多 模 光 纖 的 傳 輸 上, 而 Foundry 也 在 兩 款 交 換 機 上 設 置 4 個 XENPAK 埠 的 位 置 XENPAK 靠 著 元 件 穩 定 性 與 可 靠 度 的 優 勢, 雖 然 體 積 大 了 點 ( 與 XFP 相 較 之 下 ) 卻 也 不 影 響 它 受 設 備 商 的 青 睞 另 一 方 面,XFP 確 實 也 是 被 許 多 廠 商 看 好 的 產 品, 如 Bookham 和 Finisar 在 2004 年 的 OFC 上 展 示 了 傳 輸 80km 的 XFP, 而 其 他 廠 商 如 Agilent Avanex Intel JDS-U Luminet MergeOptics Network Elements Picolight Sumitomo 和 Triquint 則 專 注 在 10km 和 40km 的 傳 輸 距 離 應 用 而 日 本 Fujitsu Quantum Devices Mitsubishi Electric Oki Opnext 和 住 友 電 氣 產 業 (Sumitomo) 等 五 家 公 司 於 今 年 三 月 宣 佈 制 定 了 支 援 XFP 規 格 傳 輸 速 度 為 10Gbps 的 光 收 發 器 中 嵌 入 型 光 發 送 器 (TOSA) 和 嵌 入 型 光 接 收 器 (ROSA) 的 通 用 規 格, 即 MSA(Multi Source Agreement) 此 MSA 計 畫 TOSA/ ROSA 相 容 條 款 包 括 下 列 四 項 : 通 用 外 形 尺 寸 封 裝 介 面 規 格 接 腳 配 置 以 及 電 氣 及 光 學 特 色 從 廠 商 支 持 的 角 度 來 看 XFP 的 體 積 小, 可 熱 差 拔 等 優 勢 在 未 來 應 具 發 展 潛 能, 但 在 這 之 前 還 得 必 須 解 決 技 術 上 的 問 題, 如 散 熱 性 與 EMI 等 問 題 圖 全 球 10GigE MSA 預 估 $M pin XENPAK XPAK XFP X2 資 料 來 源 :CIR 2004/ 整 理

48 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-48 在 低 價 化 的 趨 勢 下 光 收 發 模 組 的 製 造 已 往 亞 太 地 區 生 產, 同 時 近 年 來 由 於 FTTH 的 建 設 而 增 加 使 得 亞 太 地 區 的 光 收 發 模 組 更 為 熱 絡, 從 圖 中 不 難 發 現, 台 灣 與 中 國 大 陸 的 廠 商 在 出 貨 量 方 面 已 遠 超 過 日 本 的 廠 商, 但 在 銷 售 金 額 與 附 加 價 值 較 高 的 2.5Gbps 和 10Gbps 等 高 階 光 收 發 模 組 的 主 要 出 或 以 日 本 廠 商 居 多, 同 時 也 凸 顯 日 本 在 光 收 發 模 組 技 術 的 領 導 地 位 在 2003 年 中 國 廠 商 的 出 貨 量 已 超 越 台 灣 廠 商 的 出 貨 量, 但 在 產 值 上 卻 低 於 台 灣 廠 商 由 統 計 數 字 上 顯 示, 低 價 掠 奪 市 場 的 競 爭 下 未 反 映 在 應 有 的 營 收 表 現 另 一 方 面, 雖 然 韓 國 的 產 值 及 出 貨 量 皆 不 及 台 灣 或 中 國 但 仍 穩 定 地 成 長 圖 韓 台 光 收 發 模 組 產 值 與 數 量 Units: KK Korea Q'ty (KK) China Q'ty (KK) Taiwan Q'ty (KK) Japan Q'ty (KK) Korea Revenue (USD M) China Revenue (USD M) Taiwan Revenue (USD M) Japan Revenue (USD M) (f) 2005(f) Revenue: USD M 資 料 來 源 :, 2004 再 深 入 探 討 台 灣 與 中 國 在 各 種 不 同 速 率 的 光 收 發 模 組 上 所 佔 的 比 例, 中 國 主 要 光 收 發 模 組 的 產 出 有 九 成 以 上 皆 是 低 速 率 的 OC-3, 而 台 灣 對 此 型 的 頻 寬 的 光 收 發 模 組 則 也 佔 了 近 八 成 由 此 可 知 兩 地 再 生 產 光 收 發 模 組 上 並 無 太 大 的 差 異 化, 唯 不 同 點 在 於 台 灣 有 近 九 成 的 光 收 發 模 組 是 屬 於 外 銷 而 中 國 則 有 超 過 5 成 的 內 銷 營 收

49 第 三 章 光 通 訊 元 件 光 纖 放 大 器 市 場 發 展 趨 勢 光 放 大 器 由 於 能 同 時 使 多 波 長 訊 號 無 須 作 光 / 電 / 光 轉 換 即 可 放 大, 可 以 說 EDFA 的 商 用 是 使 DWDM 系 統 得 以 實 現 的 關 鍵 因 素 隨 著 DWDM 網 路 系 統 的 快 速 成 長, 刺 激 其 市 場 成 長 快 速 除 了 長 距 離 傳 輸 中 為 補 償 光 波 在 傳 輸 中 所 損 耗 的 能 量, 亦 應 用 於 需 做 分 光 的 網 路 系 統 中, 以 避 免 分 光 後 線 路 中 的 訊 號 能 量 過 低, 所 以 當 光 纖 網 路 系 統 向 用 戶 端 發 展, 大 量 的 運 用 分 歧 器 (Splitter) 時 就 需 使 用 光 放 大 器 ( 如 運 用 於 接 取 網 路 的 PON 系 統 ) 同 樣 受 到 通 訊 市 場 衰 退 影 響, 在 2003 年 相 較 前 一 年 是 減 少 近 50% 由 於, 光 放 大 器 的 主 要 應 用 在 長 途 通 訊 系 統 設 備 中, 但 由 於 光 纖 通 訊 泡 沫 化 的 原 因 之 一 就 是 長 途 網 路 過 度 的 鋪 設 隨 著 都 會 網 路 的 普 及 發 展, 在 圖 中 2004 年 市 場 的 景 氣 仍 表 現 持 平, 在 數 量 上 預 測 是 增 加 到 了 3 萬 個 但 由 於 價 格 競 爭 的 壓 力 下 總 營 收 估 計 比 2003 年 要 少 了 2%~4%, 隨 著 低 價 的 光 放 大 器 的 普 及 預 計 由 2005 年 之 後 的 成 長 會 較 為 樂 觀 圖 全 球 光 放 大 器 市 場 $M K revenue unit 資 料 來 源 :FC 04/ 整 理 光 纖 拉 曼 放 大 器 由 於 具 有 較 寬 的 工 作 波 長 範 圍 及 較 低 的 雜 訊 影 響 近 幾 年 來 備 受 關 注, 目 前 在 長 途 網 路 傳 輸 上 是 與 EDFA 搭 配 使

50 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-50 用, 未 來 可 望 在 長 途 骨 幹 網 路 中 取 代 EDFA, 但 由 於 其 是 以 分 散 式 放 大 所 以 預 估, 未 來 在 都 會 / 接 取 網 路 應 仍 是 以 EDFA 為 主 EDFA 從 1994 年 開 始 商 用 化, 現 在 已 成 為 DWDM 系 統 的 關 鍵 元 件, 其 市 場 正 在 快 速 成 長 許 多 著 名 的 大 公 司 像 Corning 朗 訊 JDS Uniphase 都 紛 紛 投 入 製 造 光 纖 拉 曼 放 大 器 近 幾 年 來 備 受 關 注, 其 提 高 了 光 通 訊 網 路 中 放 大 器 之 間 的 間 距, 未 來 一 定 會 在 10G bit/ s 和 40G bit/ s 的 高 速 網 路 中 扮 演 重 要 角 色 不 過 最 近 的 一 兩 年 內 光 纖 拉 曼 放 大 器 還 不 會 在 陸 地 光 纖 系 統 被 廣 泛 應 用, 但 其 市 場 景 氣 轉 淡, 因 此 光 纖 拉 曼 放 大 器 成 長 的 速 度 規 模 將 延 遲 半 導 體 光 放 大 器 有 兩 項 優 點 :(1) 可 以 封 裝 在 雷 射 二 極 體 的 蝶 型 封 裝 內, 因 而 大 大 降 低 成 本 ;(2) 頻 譜 較 寬, 很 適 合 用 在 都 會 區 域 網 路 WDM 系 統 以 圖 可 看 出 在 2004 年 EDFA 仍 佔 了 所 有 放 大 器 中 近 八 成 的 市 場 數 量 約 為 2 萬 4 千 個, 而 拉 曼 放 大 器 約 佔 20% 左 右, 數 量 則 增 加 到 了 6 千 個, 在 SOA 市 場 則 由 於 市 場 的 緩 慢 復 甦 使 得 在 銷 售 量 方 面 並 無 太 大 的 進 展 圖 年 全 球 光 放 大 器 種 類 分 佈 Raman 20% EDFA 80% 資 料 來 源 :Fuji Chimera 2004/ 整 理 由 圖 中 可 知,2004 年 全 球 光 放 大 器 仍 是 以 應 用 在 陸 上 WDM 網 路 系 統 為 主, 約 佔 64% 但 在 海 底 所 使 用 光 放 大 器 的 應 用 因 市 場 的 影 響 衰 退 至 小 於 1%

51 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-51 圖 年 全 球 光 放 大 器 應 用 市 場 分 佈 其 他 35% WDM 路 上 用 64% WDM 海 底 用 1% 資 料 來 源 :Fuji Chimera 2004/ 整 理 光 連 結 市 場 發 展 趨 勢 不 同 於 Gigabit Ethernet 和 Fiber Channel 光 收 發 模 組 有 著 明 確 而 根 深 蒂 固 的 應 用 市 場,Parallel Optical Interconnection 仍 是 個 興 新 的 市 場, 在 市 場 景 氣 低 迷 的 2001 年 作 送 樣 測 試, 較 明 顯 的 少 量 出 貨 在 2002~2003 年 間, 而 主 要 的 客 戶 仍 是 產 業 界 的 龍 頭 廠 商 如 Cisco Systems Cinea Nortel Sycamore Networks Alcate 等 國 際 大 廠 使 用 VSR 和 Optical Backplane 的 應 用 Very Shot Reach (VSR) 在 VSR 的 應 用 主 要 可 分 為 三 個 層 面 ; 在 DWDM 的 終 端 設 備, 當 需 連 接 其 他 電 信 的 設 備 的 運 用, 另 一 方 面 則 是 應 用 在 Edge 端 的 路 由 器 對 路 由 器 的 連 結 及 交 換 機 對 交 換 機 的 的 高 速 連 結 由 於 VSR 主 要 的 應 用 皆 在 電 信 系 統, 然 而 電 信 產 業 的 蕭 條 對 此 一 技 術 的 成 長 是 一 大 阻 力, 但 市 場 分 析 師 們 皆 看 好 未 來 的 景 氣 並 預 計 在 2004 年 電 信 產 業 將 恢 復 原 有 正 常 的 成 長 水 平, 但 與 2000 年 時 的 高 峰 仍 有 一 段 差 距 從 圖 Gbp/ s 的 VSR 市 場 值 可 看 出, 以 DWDM 終 端 設 備 的 使 用 量 佔 80% VSR 的 應 用, 並 且 據 Strategy Unlimited 的 報 告 指 出 今 年 產 值 在 65 百 萬 美 元 的 水 平, 路 由 器 對 路 由 器 的 應 用 為 次 之,

52 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-52 約 佔 16 百 萬 美 金, 市 佔 率 最 低 的 為 交 換 機 對 交 換 機 的 的 高 速 連 結, 僅 1.5 百 萬 美 金 在 價 格 方 面, 今 年 市 場 平 均 單 價 大 約 落 在 美 金 520 元 左 右, 而 每 年 以 近 17% 的 速 度 下 滑 圖 OC-192 VSR 光 收 發 模 組 市 場 值 Revenue ($M) Switch to Switchs Router to Router DWDM terminals 資 料 來 源 :Strategies Unlimited 02/ 整 理 Optical Backplane Optical Backplane 主 要 的 應 用 在 高 效 能 的 電 信 系 統 設 備, 以 目 前 的 設 備 大 多 用 在 Optical crossconnects Terabits-class Internet core router 和 Multiservice/ ATM switch 等

53 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-53 圖 Optical Backplane 市 場 值 Revenue ($M) 1,500 1, Terabit Core Routers Multiservice/ATM Switches Optical Crossconnect 資 料 來 源 :Strategies Unlimited 02/ 整 理 從 圖 , Strategies Unlimited 的 報 告 中 可 發 現 在 2001~2003 年 間 的 市 場 值 相 對 而 言 是 非 常 的 小, 以 2003 年 為 例 僅 有 51 百 萬 美 金 的 市 場 值 但 到 了 2006 年 期 市 場 值 高 達 1,150 百 萬 美 金, 統 計 出 Optical Backplane 的 年 複 合 成 長 率 大 約 是 在 382.7%, 而 其 中 成 長 最 為 驚 人 的 是 Terabits Routers 的 應 用 市 場, 年 複 合 成 長 率 高 達 758.6%, 另 一 方 面,2003 年 Optical Backplane 的 單 價 大 約 在 美 金 600 元 左 右 的 範 圍 並 以 每 年 平 均 15% 的 跌 幅 向 下 滑 落

54 第 三 章 光 通 訊 元 件 光 通 訊 元 件 產 業 動 態 光 通 訊 元 件 產 業 會 朝 向 整 合 型 發 展 還 是 片 散 型 的 產 業 結 構? 此 一 話 題 在 3 4 年 前 光 通 訊 產 業 曾 掀 起 一 陣 廣 泛 的 討 論 有 人 認 為 它 會 像 電 腦 產 業 般 從 技 術 壟 斷 到 專 業 分 工, 也 有 人 揣 測 光 元 件 產 業 的 發 展 會 像 航 空 業 的 零 件 供 應 商 般, 如 一 架 客 機 就 包 含 超 過 5 百 萬 個 零 件 而 這 些 零 件 來 自 上 百 個 不 同 的 供 應 商 隨 著 時 間 的 流 逝 回 憶 起 這 些 預 測 的 結 論, 從 近 1 2 年 的 光 通 元 件 的 併 購 案, 特 別 是 今 年 上 半 年 的 國 際 大 廠 的 動 作 更 是 頻 頻 ( 如 表 3-3-1), 而 問 題 的 答 案 似 乎 也 已 漸 漸 明 朗 表 主 要 光 通 訊 元 件 公 司 併 購 簡 表 公 司 被 併 購 公 司 / 部 門 主 要 技 術 交 易 金 額 ( 美 金 ) Avanex Alcatel optical component BU Corning optical BU(2003/05) 光 波 調 變 器 射 散 補 償 器 兩 案 共 計 6 千 3 百 萬 Bookham Onetta(2004/05) New Focus(2003/09) Ignis Optics(2003/09) 摻 鉺 光 纖 放 大 器 測 試 與 量 測 光 收 發 模 組 2 千 7 百 萬 1.9 億 1 千 7 百 萬 JDS-U E2O (2004/05) 光 收 發 模 組 6 千 萬 Finisar Honeywell VCSEL BU(2004/03) Infineon fiber optics BU(2004/04) VCESL 7 千 5 百 萬 光 收 發 模 組 2.3 億 OpNext Pine (2003/06) 光 收 發 模 組 - 資 料 來 源 : 從 Nortel Lucent 等 電 信 大 廠 開 始 把 自 家 的 光 元 件 部 門 獨 立 出 去 或 拍 賣, 已 逐 漸 顯 示 系 統 設 備 商 將 專 心 致 力 於 核 心 事 業, 而 元 件 供 應 商 則 為 了 一 次 滿 足 客 戶 的 需 求 也 透 過 企 業 併 購 的 商 業 手 法, 擴 充 通 路 及 產 品 系 列 逐 漸 定 位 成 一 次 購 足 的 光 元 件 供 應 商, 如 JDS-U Avanex ( 如 上 表 買 下 客 戶 的 光 元 件 事 業 體 ) Bookham 等 有 趣 的 是 在 近 期 的 併 購 中, 製 作 光 收 發 模 組 的 廠 商 似 乎 頗 受 青 睞 如 2001 年 才 成 立 的 Ignis Optics 專 注 於 單 模 與 多 模 的 光 收 發 模 組 的 廠 商 以 1 千 7 百 萬 美 金 嫁 入 Bookham 在 光 纖 通 道 市 場 的 一 方 霸 主 E2O communication 以 6 千 萬 美 金 進 入 JDS-U 的 帝 國 而 Finisar 買 下 Infineon 光 元 件 部

55 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-55 門 就 有 點 像 買 下 次 要 敵 人 打 擊 主 要 敵 人, 雖 然 此 併 購 案 並 未 成 功, 但 卻 使 得 光 收 發 模 組 頓 時 成 為 光 通 訊 年 度 熱 門 元 件 經 營 模 式 的 轉 變 在 2004 OFC 展 場 上 的 一 次 訪 談 中 與 美 商 公 司 談 起 光 通 訊 近 幾 年 的 變 化, 印 象 最 深 刻 的 內 容 是 他 回 憶 著 過 去 只 要 公 司 推 出 最 新 產 品, 除 了 客 戶 爭 著 要 作 測 試 之 外 每 一 筆 交 易 的 利 潤 可 高 達 九 成 九 不 過 那 是 年 的 事 情 了 光 通 訊 的 技 術 從 1960 年 雷 射 問 世 1966 年 光 纖 被 發 明 之 後 相 關 的 技 術 便 陸 續 地 孕 育 而 生, 而 光 纖 通 訊 的 廠 商 的 經 營 模 式 在 當 時 就 如 同 早 期 的 半 導 體 產 業 般, 幾 間 大 型 垂 直 整 合 型 的 IC 廠 包 辦 所 有 的 設 計 及 生 產, 而 到 了 80 年 代 這 樣 的 經 營 模 式 開 始 解 體,outsourcing 的 概 念 開 始 蔓 延 而 foundry 廠 就 如 雨 後 春 筍 般 的 發 展 起 來 反 觀 光 通 訊 似 乎 也 正 順 著 這 股 趨 勢 轉 變 中, 特 別 是 在 產 業 泡 沫 化 之 後 更 是 加 速 了 經 營 型 態 的 轉 變, 如 Lucent 將 IC 與 光 元 件 部 門 另 創 Agere system, 前 年 又 將 光 元 件 部 門 賣 給 TriQuint, 另 一 電 信 大 廠 Nortel 同 樣 也 在 前 年 將 光 元 件 部 門 賣 給 Bookham, 而 在 今 年 又 更 進 一 步 的 將 自 己 的 生 產 線 與 全 球 維 修 中 心 賣 給 Flextronics, 只 留 下 研 發 與 系 統 解 決 方 案 種 種 轉 變 影 響 著 產 業 結 構, 對 元 件 商 而 言 面 對 客 戶 端 及 產 業 變 化 的 結 果 使 得 在 經 營 模 式 上 也 必 須 作 了 許 多 改 變 表 光 通 訊 元 件 經 營 模 式 的 轉 變 與 機 會 生 產 模 式 的 特 質 技 術 的 角 色 增 加 利 潤 模 式 舊 型 態 經 營 模 式 新 型 態 經 營 模 式 機 會 與 威 脅 複 雜 的 技 術 僅 能 小 轉 包 給 不 具 威 脅 性 的 培 植 潛 在 競 爭 對 量 產 能 二 線 或 三 線 代 工 廠 手 擁 有 最 新 技 術 為 保 成 本 控 管 與 現 有 的 多 整 合 性 元 件 10G 持 競 爭 優 勢 的 代 名 源 協 定 侷 限 技 術 的 發 和 接 取 端 的 應 用 詞 展 領 導 性 產 品 成 本 與 供 應 鏈 管 理 遵 守 8/2 法 則 持 續 性 的 合 併 一 次 購 足 的 經 營 利 基 產 品 的 區 隔 成 本 與 供 應 鏈 管 資 料 來 源 :

56 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-56 從 表 中 的 對 照 表 可 了 解 光 元 件 廠 經 營 模 式 轉 變 的 概 貌, 除 了 產 業 結 構 的 改 變 之 外, 全 球 化 的 效 應 也 影 響 著 經 營 型 態 上 的 改 變, 領 導 廠 商 利 用 全 球 外 包 的 機 會 尋 找 低 價 的 原 物 料 與 勞 工 藉 以 降 低 產 品 生 產 的 成 本, 以 及 將 省 下 來 的 經 費 投 資 在 新 的 設 計 與 行 銷 活 動 上 然 而 這 一 波 的 全 球 化 效 應 衝 擊 之 下 似 乎 對 新 興 的 亞 太 光 元 件 公 司 帶 來 成 長 的 助 力 台 灣 光 通 訊 元 件 的 轉 變 以 台 灣 為 例 大 多 數 的 廠 商 都 在 2000 年 或 2001 年 成 立, 正 值 景 氣 下 滑 之 際, 但 在 當 時 從 產 品 的 研 發 到 通 過 Telcordia 認 證 至 少 得 花 一 年 的 時 間, 因 此 大 多 數 的 光 元 件 公 司 都 是 在 2002 年 底 至 2003 年 初 才 逐 漸 站 穩 腳 步 圖 台 灣 光 通 訊 產 業 結 構 圖 光 光 纖 卓 越 巨 晰 億 通 華 榮 纜 大 同 惟 達 電 台 林 太 平 洋 冠 德 華 新 麗 華 華 榮 聯 合 光 纖 台 一 億 泰 大 亞 光 元 先 進 合 機 中 華 電 纜 萬 泰 光 主 動 元 件 凱 裕 東 盈 光 合 訊 和 心 誼 訌 新 鴻 亞 連 展 華 敏 捷 耀 創 威 福 登 信 誼 聖 威 岳 豐 太 空 梭 冠 德 鴻 海 亞 洲 光 學 光 環 得 迅 前 鼎 隆 磐 嘉 信 台 達 電 通 訊 設 備 / 量 測 設 備 光 被 動 元 件 上 詮 偉 電 光 紅 建 聖 台 精 偉 智 大 地 光 纖 連 展 逢 源 波 若 威 百 訊 環 科 蒲 朗 克 萬 旭 光 騰 光 合 訊 亞 洲 光 學 超 越 光 台 林 仲 琦 榮 群 捷 耀 宜 捷 威 碩 彥 樺 光 星 通 威 創 鈦 威 資 料 來 源 : 而 在 穩 定 步 伐 後 國 外 的 公 司 也 才 開 始 找 上 門 但 在 同 時 彼 岸 的 中 國 大 陸 的 新 興 光 元 件 廠 也 同 時 劇 增, 挾 著 廣 大 內 需 市 場 的 優 勢 吸 引 著 外 資 與 技 術 的 投 入, 以 全 球 前 5 大 的 元 件 公 司 都 有 在 中 國 大 陸 設 製 造 生 產 而 內 地 公 司 的 崛 起 直 接 衝 擊 了 台 灣 元 件 廠 的 市 場, 與 其 他 的 產 業 相 同 第 一 大 影 響 就 是 價 格, 而 台 灣 廠 商 相 對 回 應 的 是 以 品 質 服 務 與 良 好 的 管 理, 而 這 也 正 因 應 了 光 元 件 廠 的 新 經 營 模 式 需 同 時 具 備

57 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-57 低 價 優 勢 與 品 質 同 時 one stop shopping 的 概 念 也 在 台 灣 開 始 發 酵, 因 此 如 圖 中 有 許 多 的 公 司 逐 漸 走 向 光 主 被 動 元 件 廠 ( 用 粗 匡 所 選 的 廠 商 ), 如 逢 源 利 用 併 購 錸 德 光 通 訊 部 門 的 方 式 進 入 了 主 動 元 件 的 領 域 光 合 訊 在 提 供 光 放 大 器 的 同 時 也 能 供 給 光 偶 合 器 ; 另 一 方 面 以 新 鴻 亞 的 例 子 也 看 出 部 分 的 廠 商 走 的 是 垂 直 整 合 型 的 方 式 但 無 論 是 one stop shopping 或 是 垂 直 整 合, 台 灣 的 光 通 訊 元 件 產 業 都 還 未 定 調 在 未 來 的 一 年 可 能 還 會 有 更 劇 烈 的 變 化 但 面 對 未 來 的 機 會 在 接 取 端 與 10G Ethernet 等 產 品, 相 信 元 件 廠 間 競 爭 會 變 的 更 劇 烈, 但 此 一 類 型 產 品 對 價 格 是 相 當 的 敏 感, 對 向 來 以 低 成 本 著 名 的 亞 太 元 件 廠 在 此 一 領 域 應 有 相 當 大 的 發 展 空 間 光 纖 到 家 (FTTH) 引 發 亞 太 光 通 訊 元 件 熱 潮 光 通 訊 元 件 在 4 年 前 曾 吹 起 全 自 動 生 產 的 概 念, 在 2001 年 的 OFC 展 場 中 許 多 封 裝 設 備 商 推 出 全 自 動 化 的 封 裝 技 術, 同 時 PLC( Planar Lightwave Circuit) 技 術 也 在 當 時 一 起 發 揚 量 產 低 價 的 光 元 件, 可 惜 市 場 後 續 需 求 的 力 道 已 無 法 消 耗 舊 有 技 術 所 產 出 的 光 元 件 更 遑 論 先 進 的 技 術 了 在 沈 浸 3 年 後,2004 年 第 1 2 季 在 矽 谷 投 資 光 通 訊 的 消 息 再 度 傳 出,Neo Fiberxon Optillion 等 光 通 訊 元 件 公 司 分 別 獲 得 創 投 公 司 的 青 睞, 其 中 又 特 別 以 Neo 這 家 以 PLC 技 術 為 主 的 公 司 獲 得 4 千 萬 美 金 入 滬, 為 單 一 家 公 司 獲 得 最 大 資 金 的 光 通 訊 元 件 公 司, 而 另 外 兩 家 皆 為 光 收 發 模 組 公 司, 此 投 資 案 不 禁 令 人 聯 想 起 光 通 訊 元 件 中 的 大 量 產 市 場 - 光 纖 到 家 FTTH 在 日 本 綻 放 光 芒 使 得 相 關 系 統 設 備 與 光 元 件 也 隨 之 水 漲 船 高, 雖 然 光 元 件 的 利 潤 偏 低 但 廠 商 們 總 是 寄 予 後 續 消 費 性 市 場 大 量 訂 單 的 期 望 以 光 纖 到 家 所 使 用 的 Bi-directional 光 收 發 模 組 為 例, 在 2003 年 的 需 求 量 為 4KK 主 要 由 台 灣 ( 超 過 5 成 ) 中 國 韓 國 等 國 家 所 生 產 提 供, 這 樣 的 需 求 量 所 產 生 出 的 市 場 值 僅 4 千 多 萬 美 金, 但 若 以 E2O( 於 2004 年 7 月 被 JDS-U 收 購 ) 在 2003 年 的 產 能 約 為 2.1KK 左 右 但 所 創 造 的 營 收 卻 達 6 千 多 萬 美 金, 雖 然 Gbps 等 級 的 多 模 光 收 發 模 組 價 為 原 本 就 比 155M 單 模 光 纖 要 高 出 一 些, 但 若 解 剖 Bi-directional 光 收 發 模 組 不 難 發 現 其 構 裝 的 複

58 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-58 雜 度 ( 可 參 考 前 一 章 節 圖 Bi-directional 光 收 發 模 組 的 結 構 圖 ), 以 日 本 設 備 所 使 用 的 光 收 發 模 組 而 言, 有 兩 種 不 同 的 波 長 藉 由 濾 鏡 分 光 再 經 由 雷 射 焊 接 機 封 裝 成 小 型 的 次 模 組, 這 樣 的 產 線 過 程 單 單 原 材 料 成 本 就 比 多 模 光 收 發 模 組 要 高 出 許 多, 但 實 際 售 價 卻 令 許 多 光 元 件 廠 商 怯 步 不 已, 即 便 美 國 設 備 所 使 用 的 三 個 波 長 光 收 發 模 組 已 有 廠 商 在 亞 洲 生 產, 然 而 若 對 FTTH 的 成 長 趨 勢 保 持 如 圖 的 樂 觀, 那 麼 預 計 美 日 元 件 廠 商 在 面 對 低 價 化 的 壓 力 將 來 應 有 可 能 大 量 移 至 亞 洲 生 產 或 著 設 備 商 直 接 找 上 亞 太 地 區 的 製 造 商 在 回 顧 到 去 年 最 受 矚 目 的 FTTH 更 是 掀 起 的 一 正 中 台 大 戰, 台 灣 主 要 出 貨 的 廠 商 包 含 了 台 達 電 子 (Delta) 前 鼎 光 電 (APAC) 和 嘉 信 光 電 (OIC Luminent), 在 中 國 方 面 主 要 的 代 表 為 武 漢 電 信 器 件 (WTD) 在 2004 年 初 與 日 本 兼 松 株 式 會 社 簽 訂 了 高 達 2 千 9 百 萬 美 金 的 Bi-directional 光 收 發 模 組 的 合 約, 成 功 地 進 入 日 本 光 纖 到 家 (FTTH) 的 市 場 由 於 2003 年 Bi-directional 光 收 發 模 組 主 要 的 規 格 是 在 點 對 點 (Point-to-Point) 的 media converter 上 所 應 用, 在 價 格 方 面 約 落 在 40~60 元 美 金 的 區 間 內 在 2004 年 的 日 本 新 的 FTTH 標 案 中 將 改 用 E-PON 的 系 統, 屆 時 皆 是 以 GbE 的 頻 寬 為 上 傳 及 下 載 在 供 應 商 的 名 單 上 除 了 先 前 的 廠 商 外 還 增 加 了 有 韓 國 的 Lightron 及 台 灣 的 誼 虹 科 技 (Optoway), 由 於 新 的 系 統 是 點 對 多 點 的 方 式 傳 送 頻 寬, 因 此 在 元 件 的 需 求 上 必 須 使 用 突 發 式 的 光 收 發 模 組 (Burst mode Transceiver), 隨 著 技 術 的 層 次 提 昇 價 格 也 因 應 而 上 如 在 ONU 端 的 光 收 發 模 組 價 格 約 在 75 美 金,OLT 端 的 光 收 發 模 組 售 價 為 225 美 金 而 在 美 國 FTTP 方 面 則 是 採 用 B-PON 的 系 統, 屆 時 在 局 端 (OLT; Optical Line Terminal) 將 以 OC-12 (622 Mbps) 的 頻 寬 以 點 對 多 點 (Point-to-Mulitpoints) 的 方 式 下 傳, 而 用 戶 (ONU; Optical Network Unit) 則 是 以 OC-3 (155Mbps) 的 頻 寬 上 傳 目 前 僅 有 台 灣 LuminentOIC 主 要 出 貨 供 Verzion 所 指 定 的 系 統 商 AFC 所 使 用, 隨 著 鋪 建 的 腳 步 加 快, 相 信 未 來 應 會 有 更 多 的 供 給 出 自 於 亞 太 地 區 因 此 光 通 訊 元 件 的 量 產 說, 在 市 場 需 求 足 夠 支 撐 的 情 況 下, 新 的 技 術 的 貢 獻 當 然 不 能 忽 視, 但 務 實 的 生 產 管 理 與 品 質 的 堅 持, 在 現 階 段 的 光 通 訊 元 件 仍 是 重 點 中 的 關 鍵, 而 台 灣 的 光 通 訊 元 件 廠 在 全 球 光

59 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-59 通 訊 的 領 域 中 正 扮 演 這 樣 的 角 色 圖 全 球 PON 光 元 件 市 場 值 $M Splitters TRx 資 料 來 源 :RHK 2004/ 整 理 以 圖 全 球 被 動 式 網 路 中 最 關 鍵 的 兩 個 元 件 為 光 分 歧 器 ( Splitter) 和 光 收 發 模 組 (Optical Transceiver) 目 前 日 本 與 美 國 鋪 設 的 設 備 是 以 BPON 為 主, 未 來 日 本 則 走 向 EPON 的 規 格 而 美 國 則 將 採 用 GPON 的 設 備 設 備 發 展 的 方 向 不 同 而 光 元 件 的 發 展 也 相 對 應 的 不 同, 如 EPON 設 備 就 必 須 使 用 突 發 式 光 收 發 模 組 (burst mode transceiver) 而 IC 變 成 最 大 的 關 鍵, 預 計 日 本 仍 會 對 外 採 購 突 發 式 光 收 發 模 組 但 僅 止 於 ONU 端 並 且 將 指 定 雷 射 與 IC 的 來 源, 廠 商 只 負 責 OSA 的 封 裝 及 光 收 發 模 組 的 測 試 而 GPON 的 設 備 所 需 的 光 收 發 模 組 對 光 元 件 廠 而 言 將 會 是 更 複 雜 的 結 構, 雙 波 長 的 封 裝 已 使 生 產 程 序 複 雜 然 而 再 多 一 個 波 長 更 是 增 加 困 難 度, 雖 然 已 有 廠 商 供 應 相 關 元 件, 但 也 有 廠 商 看 好 PLC 光 收 發 模 組 的 發 展, 因 此 也 有 可 能 藉 此 成 長 的 趨 勢 而 將 PLC 光 收 發 模 組 應 用 在 GPON 的 設 備 中 此 一 成 長 趨 勢 除 了 光 收 發 模 組 之 外 另 一 重 點 就 是 光 分 歧 器 ( Optical Splitter), 根 據 RHK 最 新 的 市 場 報 告 預 計 Splitter 將 在 2008 年 達 到 PON 元 件 的 百 分 之 33 的 份 額, 而 這 其 中 又 以 PLC 為 基 礎 做 1 8 和 1 16 的 光 分 歧 器 成 長 均 在 60% 以 上 日 本 的 FTTH 和 美 國 的

60 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-60 FTTP 共 同 拉 近 人 與 光 纖 的 距 離, 也 再 度 使 市 場 活 絡 了 起 來 領 導 廠 商 動 態 JDS-U 產 業 龍 頭 JDS-U 在 2000 年 先 後 收 購 被 動 元 件 大 廠 E-TEK 和 主 動 元 件 大 廠 SDL 自 此 奠 定 了 龍 頭 的 定 位, 但 併 購 的 速 度 卻 也 未 因 產 業 的 低 迷 而 放 慢 腳 步, 同 年 又 買 下 了 Cronos Integrated System( 生 產 Optical MEMs) Casix( 中 國 被 動 元 件 廠 ) SIFAM( 英 國 被 動 元 件 廠 ), 在 2001 年 底 以 4.25 億 美 金 收 購 IBM 的 光 收 發 模 組 的 生 產 線 和 當 時 最 熱 們 的 全 自 動 生 產 設 備 系 統 商 Optical Process Automation, 進 而 在 2002 年 買 了 OptronX 的 光 收 發 模 組 部 門, 唯 2003 年 較 稍 稍 收 手, 但 今 年 又 再 買 了 E2O 同 樣 又 是 光 收 發 模 組 的 公 司 表 JDS-U 所 併 購 公 司 年 份 併 購 廠 商 SDL, E-TEK OPA, Iridian,Epion IBM, Scion OptronX, L.A. Label E2O 資 料 來 源 : 整 理 算 算 JDS-U 共 買 了 3 家 光 收 發 模 組 的 公 司, 在 併 購 IBM 光 收 發 模 組 部 門 在 之 後 JDS-U 進 入 了 Datacom 的 領 域, 擁 有 1063Mb/ s 和 1205Mb/ s 前 IBM 所 熱 賣 的 產 品, 在 模 組 上 也 相 當 的 齊 全 包 含 了 GBIC, SFF, SFP 等 等, 在 10G 的 頻 寬 中 則 加 入 了 XFP 的 MSA 在 併 購 OptronX 的 光 收 發 模 組 部 門 之 後 增 強 了 在 10G 領 域 的 功 力 如 在 300-pin XENPAK 等 VSR 及 SR1 等 傳 輸 距 離 而 E2O 則 是 買 到 了 光 纖 通 道 的 市 場, 對 向 來 多 角 化 經 營 的 JDS-U 可 看 出 在 DataCom 的 野 心, 從 圖 可 看 出 拿 下 了 23% 的 市 場 佔 有 率 ( 並 未 加 入 收 購 E2O 後 的 市 場 佔 有 率 ) 相 信 在 未 來 這 個 產 業 龍 頭 將 持 續 扮 演 領 導 的 角 色, 無 論 是 在 產 品 或 是 經 營 模 式 上

61 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-61 圖 DataCom 光 收 發 模 組 主 要 廠 商 Bookham 14% Other 12% Finisar 28% JDSU 23% Agilent 23% 資 料 來 源 :CIR 2004/ 整 理 Bookham 圖 為 電 信 系 統 設 備 所 使 用 的 前 5 大 光 收 發 模 供 應 商, 圖 中 可 見 並 未 出 現 一 家 獨 大 的 現 象 但 在 電 信 設 備 所 使 用 的 光 收 發 模 組 中 以 Bookham 的 市 佔 率 為 最 高 約 16.4%, 這 與 Bookham 所 併 購 的 公 司 簽 下 的 供 應 合 約 有 關, 如 不 久 前 合 約 才 剛 到 期 的 Marconi 和 2005 年 底 即 將 到 期 的 Nortel, 這 其 中 以 2003 年 第 四 季 來 看 Marconi 約 佔 Bookham 總 營 收 的 9%,Nortel 則 佔 了 總 營 收 的 58%, 可 見 得 這 一 紙 合 約 的 重 要 性, 但 在 合 約 終 止 後 的 關 係 也 令 人 關 心 在 圖 中 位 居 第 二 順 位 的 是 OpNext, 由 於 是 由 Hitachi 所 分 之 出 來 的 光 元 件 公 司 因 此 在 Hitachi 的 系 統 設 備 扮 演 重 要 的 角 色, 該 公 司 於 去 年 併 購 Pine 同 樣 為 光 收 發 模 組 的 公 司

62 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-62 圖 Telecom 光 收 發 模 組 主 要 廠 商 OpNext, 14% Other, 45.9 Bookham, 16.4% JDSU, Finisar, 8% 7.2% Agilent, 8.5% 資 料 來 源 :CIR 2004/ 整 理 Agilent 向 來 在 光 收 發 模 組 產 業 中 具 舉 足 輕 重 的 角 色, 自 1999 年 三 月 從 母 公 司 惠 普 科 技 (Hewlett-Packard) 獨 立 出 來 後 的 主 要 產 品 市 場 為 通 訊 電 子 生 命 科 學 及 半 導 體 目 前 員 工 人 數 大 約 為 一 萬 人, 有 十 一 個 研 發 中 心 及 八 個 散 佈 全 球 的 製 造 基 地, 其 中 光 電 的 產 品 在 加 州 聖 荷 西 馬 來 西 亞 檳 城 新 加 坡 等 地 生 產, 在 規 模 經 濟 上 已 達 到 領 導 者 的 地 位 早 期 的 HP 就 有 生 產 以 820 nm LED 作 為 傳 輸 及 接 收 的 光 元 件, 在 1998 年 推 出 VCSEL 的 光 收 發 模 組, 同 年 小 型 的 光 收 發 模 組 ( Small-Form-Factor;SFF) 在 ATM OC-3 和 OC-12 的 應 用 同 時 上 市, 在 隨 後 的 幾 年 Agilent 在 超 高 速 乙 太 網 (Gigabit Ethernet) 的 市 佔 率 已 超 過 五 成 的 市 場, 在 SONET/ SDH 也 是 最 大 的 供 應 商 Finisar Corporation Finisar Corporation 成 立 於 1988 年, 主 要 的 事 業 包 含 兩 大 領 域 ; 光 纖 通 訊 次 系 統 模 組, 其 中 包 含 了 超 高 速 乙 太 網 光 纖 通 道 有 線 電 視 等 等 的 相 關 模 組, 另 一 產 品 為 區 域 型 網 路 儲 存 網 路 所 需 的 量 測 系

63 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-63 統 在 2000 年 Finisar 陸 續 收 購 了 Sensors Unlimited( 偵 檢 器 公 司 ) Demeter Technologies( 生 產 10G 雷 射 的 工 廠 ) Transwave Fiber( 被 動 元 件 ) Shomiti System( 乙 太 網 路 量 測 設 備 廠 ) Medusa Technologies ( 光 纖 通 道 的 訓 練 及 測 試 服 務 公 司 ) Finisar 有 完 整 的 Datacom 光 收 發 模 組 系 列 包 含 1 9DSC GBIC SFF SFP CWDM 及 2002 年 所 推 出 的 10G XFP 同 時 2001 年 Finisar 在 光 纖 通 道 (Fiber Channel) 佔 有 超 過 55% 的 市 場, 在 此 一 領 域 遠 超 過 Agilent 成 為 在 SAN 領 域 中 的 光 元 件 新 霸 主 表 Finisar 所 併 購 公 司 年 份 併 購 廠 商 Sensor Demeter, Transwave, Shomiti, Mesua AlFOtec Honeywell Infineon 資 料 來 源 : 整 理 嘉 信 光 電 嘉 信 光 電 成 立 於 1996 年 11 月, 成 立 時 股 本 約 1 億 7500 萬 元, 早 期 主 要 以 生 產 光 纖 通 訊 中 所 需 的 雷 射 二 極 體 以 及 光 儲 存 CD 及 DVD 中 的 雷 射 光 元 件 2000 年 美 商 MRV 以 1.2 億 美 元, 購 併 嘉 信 光 電 全 部 股 權, 並 從 新 命 名 為 Luminent OIC 基 於 Luminent OIC 在 經 營 模 式 上 行 銷 和 研 發 皆 在 美 國, 在 台 灣 則 以 生 產 為 主 也 因 台 灣 廠 對 於 成 本 與 品 質 有 較 佳 的 優 勢, 加 上 美 國 廠 與 設 備 商 的 合 作 下 成 功 地 打 進 FTTP 的 市 場 因 此 從 出 貨 量 而 言 為 台 灣 重 量 級 廠 商 也 是 台 灣 少 數 從 磊 晶 長 成 一 路 做 到 光 收 發 模 組 的 廠 商 台 達 電 子 於 1998 年 投 入 主 動 元 件 研 發,2003 年 平 均 月 產 能 已 達 到 12~15 萬 個 的 產 能, 為 了 因 應 未 來 光 主 動 元 件 低 價 化 的 趨 勢 所 有 生 產 線 移 至 大 陸 生 產 以 2003 年 FTTH 的 光 收 發 模 組 標 案 而 言, 台 達 電 子 的 出 貨 量 位 居 全 球 之 冠, 約 在 1.08KK 左 右 的 出 貨 水 平 然 而 在 2004

64 第 三 章 光 通 訊 元 件 3-64 年 NTT 轉 換 標 準 的 情 況 下, 些 許 訂 單 流 失 但 在 Fujitsu 和 USEN 的 訂 單 需 求 都 還 在 20~30K/ m 的 水 準 前 鼎 光 電 前 鼎 光 電 成 立 於 1996 年 7 月, 自 1999 年 正 式 出 貨 以 來 就 是 以 光 收 發 模 組 及 次 模 組 為 主 要 產 品 其 產 品 已 獲 得 西 門 子 的 認 證 ; 為 西 門 子 的 代 工 廠 商 2002 年 初 成 為 台 灣 第 一 家 上 櫃 的 光 主 動 元 件 廠 商, 在 日 本 FTTH 市 場 方 面 則 拿 下 了 東 京 電 力 USEN 和 日 本 地 方 政 府 的 訂 單 基 本 上 皆 在 20~30K/m 的 水 準 展 望 2005 年 除 了 在 低 階 產 品 的 維 持 與 刺 激 需 求 量 之 外, 在 高 速 乙 太 網 方 面 也 將 會 有 較 佳 的 表 現 相 信 在 景 氣 逐 漸 回 溫 的 同 時 會 有 更 好 的 盈 收 表 現 和 心 光 通 和 心 光 通 於 2000 年 底 進 入 光 收 發 發 模 組 市 場, 以 自 有 的 技 術 從 上 游 Chip process 的 技 術 垂 直 整 合 至 下 游 光 收 發 模 組 的 封 裝, 同 時 也 為 當 時 少 數 垂 直 整 合 的 光 通 訊 元 件 廠 之 一 但 因 全 球 光 通 訊 不 景 氣 的 效 應 使 得 公 司 的 政 策 有 所 轉 變 生 產 線 下 游 的 光 收 發 模 組 切 除, 僅 保 留 雷 射 製 程 與 封 裝 的 研 發 與 銷 售