光纤预制棒的制备方法
国际上生产石英光纤预制棒的方法有十多种,其中普遍使用,并能制作出优质光纤的制棒方法主要有以下四种:
---改进的化学汽相沉积法(MCVD-Modified Chemical Vapour Deposition)
---棒外化学汽相沉积法(OVD-Outside Chemical Vapour Deposition)
---轴向汽相沉积法(VAD-Vapour phase Axial Deposition)
---微波等离子体激活化学汽相沉积法(PCVD- Plasma activated Chemical Vapour Deposition )
光纤预制棒的国内现状
我国目前实际具有预制棒制造技术和预制棒生产能力的厂家有长飞、烽火、富通和法尔胜等。据统计,2008年全年国内共消耗预制棒1550吨左右,其中国产的预制棒大约为250吨左右,剩下的1300多吨均需要从国外进口,进口比例接近90%。
针对这种被动局面,国内多家主流企业均加快了提高预制棒产量的布局。亨通光电的预制棒项目早在2007年就已开始,目前30吨/年的产能已经投产,公司准备在年内实现100吨/年的产能。分析人士指出,2010年我国光纤光缆企业在预制棒领域将迎来群体突破。
目前,预制棒的主流生产技术分别被康宁、古河、信越和阿尔卡特等国际大厂掌握,形成了高度垄断和竞争的格局。随着我国光纤光缆需求的升级,国外预制棒厂家纷纷瞄准中国市场,加紧向中国市场转移。他们采取与国内企业合资或者独资的形式,将预制棒项目落户中国。同时,随着我国企业技术工艺的不断成熟,企业之间的竞争实质是价格与规模,企业为降低成本有延长产业链、发展预制棒技术的内在需求。
在国内光纤光缆生产企业中,长飞是最早也是目前国内规模最大的预制棒生产商,该公司通过与荷兰德拉克公司多年的合作,掌握的“PCVD(等离子体化学气沉积)+RIC/ODD(套管)”法制棒技术具有世界领先的技术水平,预制棒产能已经达到500吨/年。富通在巩固和完善自主光纤预制棒全合成技术的基础上,积极推进光纤预制棒技术升级和产业化进程。2008年10月,富通与日本住友正式签约,合作的重点是在杭州富阳投资1.45亿美元生产光纤预制棒,计划于2010年9月投产。烽火拥有多模预制棒的生产能力,通过与藤仓公司合作生产单模预制棒,计划到2011年、2013年的预制棒产量为175吨、350吨,基本可满足自身需求。加上亨通、中天科技也在加快推进预制棒项目,可以预见,未来我国将成为预制棒产品的主要生产和消费国
光纤预制棒的发展趋势
从 20 世纪 70 年代末期开始规模生产光纤以来, 对光纤预制棒制造 技术的研究和完善改进就从来没有间断过。美国 AT&T(Lucent)发 明了改进的化学汽相沉积法(MCVD,Modified Chemical Vapor Deposition)工艺后,美国 Corning 公司随后开发出了适合光纤大规 模生产的管外汽相沉积法(OVD,Outside Vapor Deposition)工艺, 其后 OVD 工艺又有不断改进,目前已发出第七代工艺,使生产效率和 生产成本大幅度降低;而日本 NT&T 在 OVD 的基础上进行改进,推出 了汽相轴向沉积法 (VAD, Vapor Axial Deposition) 工艺; 法国 Alcatel 则利用高频等离子技术开发出了先进的等离子体汽相沉积法(APVD, Advance Plasma Vapor Deposition)预制棒生产工艺;荷兰 Philips 则开发了等离子体化学(PCVD,Plasma Chemical Vapor Deposition ) 工艺逼供成功地在生产中加以应用。
早期光纤预制棒制造技术采用一步法,目前,生产预制棒的工艺 均采取两法,即先制造预制棒芯棒,然后在芯棒外采用不同技术制造 外包层,增加单根预制棒的可拉丝公里数,以提高生产效率。一般认 为,芯棒的制造决定了光纤的传输性能,而外包层则决定光纤的制造 成本。在芯棒的制造技术中,MCVD 和 PCVD 称为管内沉积工艺,OVD 和 VAD 属于外沉积工艺;在外包层工艺中,外沉积技术是指 OVD 和 VAD,外喷技术主要指用等离子喷涂石英砂工艺。
目前,各种技术路线都有生产厂家在采用,所生产的光纤都能够 符合国际标准,在市场上也有一定的竞争力。随着市场对光纤产品需 求的多样性,就要求生产厂家生产不同性能的、在经济上具有竞争力 的光纤产品满足这种多样化的需求。
现在市场上大量使用的普通 G.652 单模光纤, 对于长途干线则采 用 G.655 光纤,局域网则采用数据光纤,但并不是任何一种工艺均能 最佳化生产所有的光纤品种。就生产 G.652 光纤而言,芯帮的外沉积 技术(DVD、VAD)优于内沉积技术(MCVD、PCVD),外沉积技术主要 优势在于:不用价格很贵的合成石英管,沉积速率、沉积层数不会受 到衬低管直径的限制,特别有利于以高沉积速率制造大型预制棒。此 外,外沉积技术还能生产 G.652 (C)低水峰光纤。就生产 G.655 光 纤而言,芯帮的管内沉积技术(PCVD 工艺活 MCVD 工艺)颇具优势, 与 DVD、 VAD 相比的最大优点是: 可精确控制径向折射率分布 (RIP) 。 而这一优点,特别有利于制造最新一代的通信光纤,例如大有效面积 光纤、局部色散平坦的大有效面积光纤、降低色散斜率的直波光纤等 等,这些光纤通常都是多包层的负责 RIP 结构,数据光纤已经新一代 的多模光纤的生产,采用 PCVD 工艺更具竞争力。
我国光纤预制棒的最新成果
5月25日,中天科技(600522)子公司中天科技精密材料有限公司总经理沈一春向媒体披露,中天科技具有完全自主知识产权的光纤预制棒试生产成功,并已投入批量生产。这标志着我国光纤预制棒受制于国外厂商的局面被打破,国内光纤应用前景将发生深刻变化。
中天科技董事长薛济萍对中国证券报记者说,该项目的成功,完善了中天科技的光纤光缆产业链,将进一步增强公司的核心竞争力。
资料显示,当前我国光纤预制棒的对外依存度高达75%,其中5成以上的进口来自日本。日本大地震后,其主流光纤供应商处于停产或半停产状态,对我国光纤行业造成很大冲击。
沈一春表示,中天科技成功研制的G657系列光纤预制棒,各项性能满足要求,作为国家“863”计划的重点项目,在实施过程中,申请了9项发明专利,7项实用新型专利。总投资11.8亿元的中天科技预制棒项目,将实现年产能400吨目标,为光纤产业国产化提供有效支撑。据他预计,到2013年,国内光纤产业主要依靠进口预制棒的状况会有所改变,国内企业经过3—5年发展,可实现4000吨左右光纤预制棒的生产能力,基本满足国内光纤行业的需求。
中天科技研发的光纤预制棒制备技术不仅能自产芯棒,而且能同时做外包层。这种目前国内最先进的全合成技术具有最高的性价比,有很强的市场竞争力。沈一春举例说,预制棒生产的芯棒决定性能,而外套管决定成本;如果光纤企业进口外套管,每公斤价格高达93美元,并须交纳5%的关税。而中天科技的光纤预制棒外套管采用全合成法技术,使用进口原料,每公斤成本只需40多美元,成本降低了50%;下一步公司将使用国产料,成本可再降低50%左右。