技術_光模組透鏡

定義與重要性

光學透鏡是光模組中負責光束整形與耦合的核心被動元件。雷射器(EML 或 VCSEL)發出的光具有一定發散角,若不經透鏡準直與聚焦,光無法高效進入直徑僅數微米的光纖纖芯。

透鏡類型

單體非球面模壓玻璃透鏡

  • 用量最大
  • 中長距模組主流(EML 雷射器或矽光路徑)
  • 對光束質量要求高;1.6T 模組應對 200G/波長時為關鍵技術
  • 在矽光模組中可直接整合於光學引擎,或搭配 FAU 耦合

微透鏡陣列(MLA, Micro-Lens Array)

  • 用量次之
  • 短距模組主流(VCSEL 陣列)
  • 8 通道整合於透明基板,支援多通道並行光訊號傳輸與耦合

塑膠透鏡

  • 比例持續下降
  • 僅用於低階 AOC(Active Optical Cable)

每模組透鏡用量

模組規格發射端接收端估計透鏡總數
800G8 LD × 1 準直透鏡8 PD × 1 聚焦透鏡或 1 組 MLA8–16 枚
1.6T(8 通道 200G)8 LD8 PD + MLA8–16 枚(通道數未減少)

AI 算力浪潮下的需求乘數

時代GPU 平均搭配光模組數模組需求倍數
H1002–3 個 800G 模組1x
B300+ Blackwell4–4.5 個 800G/1.6T 模組~2x
ASIC 部署1 GPU : 8 模組~4x

乘數效應不只在模組數量,內部通道數量同步提升,透鏡需求具雙重乘數結構。

LPO 對透鏡規格的提升

LPO(Linear-Drive Pluggable Optics)移除 DSP 後,失去電訊號抖動補償能力,對透鏡規格要求:

  • 透光率更高
  • 偏振相關損耗(PDL)更低
  • 反射指標更嚴格
  • 比傳統 DSP 模組高出 30%+ 的光學規格要求

CPO 時代透鏡演變

架構透鏡需求演變
傳統 DSP 模組分立非球面透鏡、MLA
LPO規格提升 30%+,分立透鏡仍是主流
CPO光道密度更高,分立透鏡被玻璃波導耦合器或矽基納米透鏡取代;整合透鏡功能的光學耦合背板成為高單價獨立產品

CPO 階段現以 GLW.US(corning) 康寧具獨特領先地位;3008_大立光(市) 仍具吸引力。

圖解

flowchart TD
    subgraph 短距VCSEL路徑
        A[VCSEL 陣列] --> B[MLA 微透鏡陣列\n8通道並行]
        B --> C[光纖纖芯]
    end
    subgraph 中長距EML/矽光路徑
        D[EML 雷射器] --> E[非球面模壓玻璃透鏡\n準直/聚焦]
        E --> F[光纖纖芯 / FAU]
    end
    subgraph 規格需求趨勢
        G[DSP 模組\n基準規格] -->|LPO +30% 規格| H[LPO 模組]
        H -->|CPO 玻璃波導整合| I[光學耦合背板\n高單價獨立產品]
    end

主要供應商格局

廠商定位優勢劣勢 / 風險
300394.SZ(tianfu) 天孚通信現任領先者800G/1.6T 光學引擎與透鏡陣列高技術壁壘;與 NVIDIA、Fabrinet 深度合作地緣政治;台灣投資人難直接持有
3363_上詮(櫃)FAU 整合追趕者CPO FAU 整合能力、ReLFACon 技術透鏡製程本身仍落後天孚通信
3008_大立光(市)潛力者(尚未切入)數十年非球面模壓玻璃製程積累(手機/投影);對應 1.6T 單波 200G 技術需求光通訊應用尚未成熟,需努力
GLW.US(corning)CPO 耦合背板玻璃波導耦合器;CPO 光學耦合背板獨特地位單一透鏡市場被壓縮

投資觀察

  • 天孚通信為現階段壁壘最高透鏡供應商,台灣投資人難以直接受益
  • 大立光若確認切入光模組透鏡,是手機鏡頭以外的長期新成長動能;需觀察法說確認
  • LPO → CPO 演進對透鏡規格持續升級,非球面玻璃製程廠商長期受惠
  • 供應鏈詳情參見 分析_AI光模組透鏡_大立光潛力

來源