信息光子技术发展与应用研究报告（2025年）

(2025 年) 中 国 信 息 通 信 研 究 院2025年11月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 前言 光子技术以光子作为信息和能量的载体，实现信息的获取、传递、处理和呈现，以及能量的转换与释放，是引领新一轮科技革命和产业变革、促进经济增长的基础性、战略性高新技术。尤其与人工智能、先进计算等新一代信息技术深度交织的信息光子，近年来成为全球主要国家高度重视、全力布局的重点方向。 当前，信息光子技术产业正加速发展，并进入重要战略机遇期。一方面，需求侧与人工智能、先进计算、移动通信、未来网络、泛在终端、生物医疗等深度交织，应用边界不断拓展，“渗透能力”和“辐射作用”持续增强。另一方面，供给侧新材料、新结构、新工艺、新机理创新活跃，芯片级光互连、光交换、光计算、新型传感与显示等方向亮点成果不断涌现，并构建了算连存一体、通感一体、感显融合等诸多新范式，尤其与微电子结合的光电融合成为新赛道，市场潜能日益提升，在信息化全域的重要性更加凸显。 2024年，中国信息通信研究院首次发布《信息光子技术发展与应用研究报告》，成为管理部门和业界各方掌握信息光子领域发展态势的重要参考。本报告以2025年信息光子发展新动态为基础，针对重点细分领域及共性基础环节的研究应用进展、信息光子与人工智能双向赋能及光电融合等行业热点问题、未来发展趋势及路标等开展研究展望，希望为凝聚行业共识、推动我国信息光子技术产业高质量发展持续做出贡献。 目录 一、信息光子技术体系与总体态势............................................................................1 （一）信息光子技术体系涵盖横纵向多类要素.................................................1（二）市场规模稳定增长，呈多样化发展阶段.................................................3（三）信息光子与人工智能互哺发展双向赋能.................................................6 二、光连接领域研究与应用进展..............................................................................10 （一）传统光模块持续演进，新型产品蓄势待发...........................................10（二）新型光器件与光纤支撑传输容量跨越提升...........................................14（三）全光交换技术进入数据中心/智算中心内部..........................................19（四）高集成、低能耗芯片级光互连正快速发展...........................................22（五）应用场景多样化发展，渗透能力不断增强...........................................27 （一）多元技术演进与新应用驱动显示技术发展...........................................58（二）三维显示成为下一代视觉交互的核心技术...........................................60（三）柔性显示技术是新型人机融合的支撑要素...........................................63（四）沉浸式显示塑造多维感知交互的关键入口...........................................65 （五）极大极小显示技术双轨驱动拓展视觉边界...........................................67六、光子交叉融合研究与应用进展..........................................................................68（一）光计算、互连、存储一体机为远期目标...............................................68（二）光网络通感一体化协同架构正加速构建...............................................70（三）光感算融合大幅提升实时数据处理能力...............................................72（四）光感显融合体系重新定义人机交互范式...............................................72七、光电融合研究进展与产业影响..........................................................................73（一）光电融合实现优势互补，多应用不断深化...........................................73（二）光电融合重塑计算体系，多层级阶梯推进...........................................76（三）光电协同仿真设计尚不成熟，需大力推进...........................................79（四）先进集成封装技术是光电融合的重要基础...........................................80八、信息光子技术发展与应用展望..........................................................................81（一）未来几年迭代加速并向多元化应用场景拓展.......................................81（二）技术和产业发展需要“政产学研用”协同推动....................................... 84 图 目 录 图1光子技术贯穿信息完整生命周期......................................................................1图2信息光子关键技术体系......................................................................................2图3信息光子发展阶段与成熟度..............................................................................4图4信息光子在智算中心的典型应用.......................................................................7图5相干和直调直检光模块演进趋势....................................................................10图6不同规格光模块的技术方案............................................................................12图7三种光子材料的特性比较................................................................................15图8各类光放大技术的增益频谱............................................................................16图9空芯光纤与传统光纤的特性比较....................................................................18图10阵列光开关器件主流技术路线......................................................................21图11空间光通信架构及光通信传输系统示意...................................................... 28图12光计算体系框架..............................................................................................32图13光计算硬件方案..............................................................................................33图14光存储体系框架..............................................................................................43图15光传感技术与应用体系与趋势......................................................................47图16高精度图像传感技术维度跃升......................................................................54图17光成像技术在不同波段的应用场景..............................................................55图18光成像技术演进路线......................................................................................56图19三维显示技术路线..........................................................................................60图20三维显示技术六大支撑技术全景图..............................................................63图21 AR、VR、XR对显示终端的要求对比......................................................... 66图22光电融合的概念层次......................................................................................75图23面向先进计算领域的光电融合技术体系......................................................77图24光电融合技术演进路线及趋势......................................................................78图25光电融合发展阶段..................................................................................