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2013/09/30
作者：蒋小强 吴仪温
一、引言
2013年8月1日，国务院印发《“宽带中国”战略及实施方案》，至此，酝酿多年的国家宽带基础设施建设上升到国家战略层面，通过宽带网络建设推动信息化发展，抢占新时期国际经济、科技和产业竞争制高点已经成为全球性共识。该国家战略方案对我国宽带网络建设的目标，技术路线和时间目标作出了明确的规定，具体落实到覆盖率，普及率和接入能力等指标。光纤到户工程，100G技术规模商用，4G移动技术部署，三网融合和物联网技建设均以此为目的，光纤光缆作为信息传输的载体迎来了技术革新和规模应用的双重机遇期。如何抓住该机遇，前者体现在高附加值的新一代光纤如低损耗，超低损耗光纤，弯曲不敏感光纤的开发速度；后者则体现在低成本的光纤，光纤预制棒制备技术。
不可否定，得益于巨大的市场需求和国家鼓励民族产业发展的政策，国内光纤光缆产业发展迅速，当前中国已经成为光缆，光纤，光棒全产业链的制造大国，但类似于其他行业，由于资本的不断进入，光纤光缆产业也已进入由于产能急剧增加导致的恶性竞争局面，产业链的利润逐步向上游集中，光纤预制棒既是决定光纤成本的核心原材料又是制备各种类型光纤产品的母体，目前已经处于自主预制棒技术本土扩产，国际光纤巨头在国内合资建厂以及高附加值光纤国外生产再进口到国内的混战局面。
针对目前的机遇和挑战，如何选择技术发展道路，完善自主的预制棒供应平台，是国内预制棒产业面临的重要课题。
二、光纤预制棒发展现状
1、光纤预制棒功能组成，实现技术及成本结构
用于制备通信光纤的光纤预制棒由芯层和包层两部分组成。芯棒部分，主要由SiO2构成，掺杂了GeO2, C2F6等改变玻璃的折射率已达到设计不同光纤的目的。包层部分：主要由高纯SiO2构成。包层占据了光棒成本的85%以上，光棒的价格竞争力主要由包层部分决定。从20世纪70年代末期开始规模生产光纤发展到现在，由于对杂质含量以及折射率的要求， 芯棒部分的沉积多以低速多层为主，而包层则需要采用高速沉积以降低成本。发展到今天，光纤预制棒的制造工艺基本都采用二步法，即先制造芯棒，然后在芯棒外采用不同的技术制造外包层，芯包层的典型制造方法，功能和成本结构汇总如表1所示。
*单模光纤
2、国内外发展现状
（1）国际光纤预制棒成本领先者及其核心竞争力
康宁，贺利氏和信越是预制棒行业的成本领导者，他们在目前以及今后长时期内是预制棒价格以及利润分配的主宰者。康宁从上世纪五十年代开始一直处于行业领导者地位的部分原因是有领先的火焰水解工艺（OVD）用于石英玻璃生产。同时，贺利氏一直延续其作为本行业石英管和圆柱体提供商的战略，使得它能以低于光纤制造商自己制造圆柱体成本的价格向这些厂家提供圆柱体。上世纪八十年代信越化学进入预制棒市场，逐渐开拓出细分市场并成为世界领先的预制棒制造企业。三者之所以成为光纤预制棒的成本领先者，得益于其一贯坚持的以火焰水解工艺（OVD）为其核心竞争力，同时在其上下游具有其他所有对手所不具备的成本控制手段。
康宁的无卤反应物OVD技术：康宁在包层生产中使用OMCTS反应物（一种有机硅烷），不需要废气净化和化学废液中和处理；而且，康宁通过使用天然气-氧火焰代替氢氧焰，含氢OMCTS反应物进一步降低了燃料成本。贺利氏化待处理废料为其他产品原材料：除了专注于大尺寸OVD套管制备技术，贺利氏通过管道直接将废水转移至其工厂旁的盐酸厂，变废为宝。信越四氯化硅自产并外销：信越化学的最大竞争优势来源于他们制造硅树脂过程中的副产品：四氯化硅。用自己生产的四氯化硅来生产光纤，而且是具备成本竞争力的四氯化硅供应商。
（2）国内光棒发展取得的成就
在国内厂家长期以来的努力下，我国光纤预制棒产业取得了显著的发展。具体表现在：
国内主要光纤制造企业基本解决了芯棒的问题，以PCVD和VAD为代表。在引进消化吸收的基础上，掌握并开发了具备行业领先水平的芯棒的制造技术，以富通、亨通为代表的VAD工艺，以长飞为代表的PCVD技术，在芯棒的制造上已经比较成熟，在生产规模和产品种类上均具备较强的行业竞争力。
借助于赫劳斯的套管，以RIC（套柱法）技术快速具备了预制棒的规模供应能力，目前RIC技术平台生产的光纤预制棒基本占据了国内产能的70%以上。
由于中国市场的巨大需求，由于利益驱使，国际巨头纷纷通过合资和独资的形式到中国生产光纤预制棒，中国本土的光纤预制棒生产能力在短时间内快速提高，预计未来2-3年，本土生产的光纤预制棒将能够满足市场需求。
以中天和富通为代表，对独立自主的全合成（VAD芯棒+OVD包层）技术平台做了努力，并且取得了很大的成果。
（3）国内光纤预制棒发展存在的问题
主流技术平台存在结构性缺陷。RIC技术本身是两步法预制棒工艺的上佳选择之一，能够最大限度发挥芯层和包层的技术优势，而且具备组合灵活，产品开发速度快的特点。但是目前国内RIC技术还停留在自制加进口阶段，在迅速扩大产能的同时，在决定光棒成本的包层上失去了话语权。从某种程度上限制了自主技术的发展以及产品开发的速度。
光纤光缆产业的各大国际巨头纷纷以合资的方式到中国生产光纤预制棒，一方面采取各种方式限制和封锁其技术，一方面透过收取技术转让费、高额设备投资等方式，控制合资工厂的光纤预制棒成本、转移利润、同时也一定程度上限制了国内企业自主技术的研发投入和技术发展。自主技术在成本控制、生产规模以及新型产品开发上还处于追赶状态、有待突破。
三、光纤预制棒发展方向
面对光通信产业新一轮的发展机遇，光纤光缆企业在努力完善产业链，迅速形成规模效应的同时，应当紧跟国际技术领先企业的发展脚步，加大研发投入自主创新，设立成本降低和新产品开发的中长期目标，研发具有自主知识产权的预制棒制备技术和预制棒工艺和生产平台，促进国内光纤预制棒产业的健康发展。
通鼎光电股份有限公司在光纤预制棒起步相对较晚，但是结合自身的发展优势，应对市场需求和自身发展的需要，坚持走与国际领先企业战略合作和自主研发并举的路线。
1、加强与国际领先企业的战略合作，光纤拉丝技术持续创新
通鼎通过与行业领先的预制棒供应商的长期战略合作，开发母棒拉丝技术，在满足预制棒的规模消耗需求的同时，维持较好的成本竞争力，并通过与供应商的联合开发，开发了弯曲不敏感光纤预制棒的规模化生产拉丝和测试技术，基于通鼎新一代光纤拉丝平台进一步优化拉丝过程中的弯曲损耗以及玻璃热历史，开发了低损耗光纤的拉丝技术。其低损耗光纤在1310nm、1550nm波段达到目前市售低损耗光纤的衰耗水平，在1383nm更是达到零水峰的水平。通鼎G657A2光纤是同时满足并优于G652D、G657A2和G657B2标准的零水峰单模光纤，其优异的弯曲性能，满足高速率大容量入户和接入应用需求，完美兼容已有基于传统G652D光纤的传输系统。通鼎光电股份有限公司新型光纤关键参数典型值如表2所示。
* 熔接损耗指各光纤与典型G652光纤的熔接损耗
** G652D与G652D熔接限值
2、加大光纤预制棒技术研发力度，开发自主技术平台
通鼎公司的预制棒技术平台本着具有自主知识产权、高起点跨越式发展的实现目标，瞄准规模和市场最大的单模光纤制备技术和工艺平台。其自主研发的芯棒工艺技术结合了VAD和OVD工艺的特点，合理分配了烧结、脱水、拉伸的功能，具备高沉积效率、沉积速率，控制简单，适合制备各种芯包比例的大尺寸的低水峰光纤预制棒的特点。沉积速率大于10gram/min。光纤预制棒芯层部分羟基含量小于1ppb，拉制光纤在1383nm波段的衰耗小于0.31dB/km。包层技术采用非中心对称结构喷灯设计的OVD技术，大大提高单灯的反应速率，简化原料气体供气系统的设计，沉积速率达到100gram/min以上。
四、结束语
宽带网络作为新时期经济社会发展的战略性公共基础设施，对经济、科技发展的拉动作用备受全球各国关注，众多国家纷纷将发展宽带网络作为战略部署的优先行动领域。光纤光缆为信息传输的载体，其产业发展在国内乃至全球迎来了持续高速稳定发展的机遇期。国内光纤光缆企业在完成了第一轮通过国际合作合资迅速扩大产能的发展阶段后，进入了自主技术平台的建立和完善，降低成本，提高新产品开发速度从而保持持续竞争力的新阶段。在国际合作中不断学习，加大研发投入，迅速提升自身技术水平和人才队伍建设，形成具有自主知识产权的技术，是国内光纤光缆产业发展，实现光纤制造大国向技术大国转型的必由之路。
2013年8月1日，国务院印发《“宽带中国”战略及实施方案》，至此，酝酿多年的国家宽带基础设施建设上升到国家战略层面，通过宽带网络建设推动信息化发展，抢占新时期国际经济、科技和产业竞争制高点已经成为全球性共识。该国家战略方案对我国宽带网络建设的目标，技术路线和时间目标作出了明确的规定，具体落实到覆盖率，普及率和接入能力等指标。光纤到户工程，100G技术规模商用，4G移动技术部署，三网融合和物联网技建设均以此为目的，光纤光缆作为信息传输的载体迎来了技术革新和规模应用的双重机遇期。如何抓住该机遇，前者体现在高附加值的新一代光纤如低损耗，超低损耗光纤，弯曲不敏感光纤的开发速度；后者则体现在低成本的光纤，光纤预制棒制备技术。
不可否定，得益于巨大的市场需求和国家鼓励民族产业发展的政策，国内光纤光缆产业发展迅速，当前中国已经成为光缆，光纤，光棒全产业链的制造大国，但类似于其他行业，由于资本的不断进入，光纤光缆产业也已进入由于产能急剧增加导致的恶性竞争局面，产业链的利润逐步向上游集中，光纤预制棒既是决定光纤成本的核心原材料又是制备各种类型光纤产品的母体，目前已经处于自主预制棒技术本土扩产，国际光纤巨头在国内合资建厂以及高附加值光纤国外生产再进口到国内的混战局面。
针对目前的机遇和挑战，如何选择技术发展道路，完善自主的预制棒供应平台，是国内预制棒产业面临的重要课题。
二、光纤预制棒发展现状
1、光纤预制棒功能组成，实现技术及成本结构
用于制备通信光纤的光纤预制棒由芯层和包层两部分组成。芯棒部分，主要由SiO2构成，掺杂了GeO2, C2F6等改变玻璃的折射率已达到设计不同光纤的目的。包层部分：主要由高纯SiO2构成。包层占据了光棒成本的85%以上，光棒的价格竞争力主要由包层部分决定。从20世纪70年代末期开始规模生产光纤发展到现在，由于对杂质含量以及折射率的要求， 芯棒部分的沉积多以低速多层为主，而包层则需要采用高速沉积以降低成本。发展到今天，光纤预制棒的制造工艺基本都采用二步法，即先制造芯棒，然后在芯棒外采用不同的技术制造外包层，芯包层的典型制造方法，功能和成本结构汇总如表1所示。
表1 光纤预制棒功能组成，实现技术及成本结构
 |
重量或体积比重 | 成本比重 | 功能，特点 |
| 约5％* | 约15％* | 决定预制棒 光纤产品类型 |
|
| 约95％* | 约85％* | 决定预制棒成本， 产值和利润 |
2、国内外发展现状
（1）国际光纤预制棒成本领先者及其核心竞争力
康宁，贺利氏和信越是预制棒行业的成本领导者，他们在目前以及今后长时期内是预制棒价格以及利润分配的主宰者。康宁从上世纪五十年代开始一直处于行业领导者地位的部分原因是有领先的火焰水解工艺（OVD）用于石英玻璃生产。同时，贺利氏一直延续其作为本行业石英管和圆柱体提供商的战略，使得它能以低于光纤制造商自己制造圆柱体成本的价格向这些厂家提供圆柱体。上世纪八十年代信越化学进入预制棒市场，逐渐开拓出细分市场并成为世界领先的预制棒制造企业。三者之所以成为光纤预制棒的成本领先者，得益于其一贯坚持的以火焰水解工艺（OVD）为其核心竞争力，同时在其上下游具有其他所有对手所不具备的成本控制手段。
康宁的无卤反应物OVD技术：康宁在包层生产中使用OMCTS反应物（一种有机硅烷），不需要废气净化和化学废液中和处理；而且，康宁通过使用天然气-氧火焰代替氢氧焰，含氢OMCTS反应物进一步降低了燃料成本。贺利氏化待处理废料为其他产品原材料：除了专注于大尺寸OVD套管制备技术，贺利氏通过管道直接将废水转移至其工厂旁的盐酸厂，变废为宝。信越四氯化硅自产并外销：信越化学的最大竞争优势来源于他们制造硅树脂过程中的副产品：四氯化硅。用自己生产的四氯化硅来生产光纤，而且是具备成本竞争力的四氯化硅供应商。
（2）国内光棒发展取得的成就
在国内厂家长期以来的努力下，我国光纤预制棒产业取得了显著的发展。具体表现在：
国内主要光纤制造企业基本解决了芯棒的问题，以PCVD和VAD为代表。在引进消化吸收的基础上，掌握并开发了具备行业领先水平的芯棒的制造技术，以富通、亨通为代表的VAD工艺，以长飞为代表的PCVD技术，在芯棒的制造上已经比较成熟，在生产规模和产品种类上均具备较强的行业竞争力。
借助于赫劳斯的套管，以RIC（套柱法）技术快速具备了预制棒的规模供应能力，目前RIC技术平台生产的光纤预制棒基本占据了国内产能的70%以上。
由于中国市场的巨大需求，由于利益驱使，国际巨头纷纷通过合资和独资的形式到中国生产光纤预制棒，中国本土的光纤预制棒生产能力在短时间内快速提高，预计未来2-3年，本土生产的光纤预制棒将能够满足市场需求。
以中天和富通为代表，对独立自主的全合成（VAD芯棒+OVD包层）技术平台做了努力，并且取得了很大的成果。
（3）国内光纤预制棒发展存在的问题
主流技术平台存在结构性缺陷。RIC技术本身是两步法预制棒工艺的上佳选择之一，能够最大限度发挥芯层和包层的技术优势，而且具备组合灵活，产品开发速度快的特点。但是目前国内RIC技术还停留在自制加进口阶段，在迅速扩大产能的同时，在决定光棒成本的包层上失去了话语权。从某种程度上限制了自主技术的发展以及产品开发的速度。
光纤光缆产业的各大国际巨头纷纷以合资的方式到中国生产光纤预制棒，一方面采取各种方式限制和封锁其技术，一方面透过收取技术转让费、高额设备投资等方式，控制合资工厂的光纤预制棒成本、转移利润、同时也一定程度上限制了国内企业自主技术的研发投入和技术发展。自主技术在成本控制、生产规模以及新型产品开发上还处于追赶状态、有待突破。
三、光纤预制棒发展方向
面对光通信产业新一轮的发展机遇，光纤光缆企业在努力完善产业链，迅速形成规模效应的同时，应当紧跟国际技术领先企业的发展脚步，加大研发投入自主创新，设立成本降低和新产品开发的中长期目标，研发具有自主知识产权的预制棒制备技术和预制棒工艺和生产平台，促进国内光纤预制棒产业的健康发展。
通鼎光电股份有限公司在光纤预制棒起步相对较晚，但是结合自身的发展优势，应对市场需求和自身发展的需要，坚持走与国际领先企业战略合作和自主研发并举的路线。
1、加强与国际领先企业的战略合作，光纤拉丝技术持续创新
通鼎通过与行业领先的预制棒供应商的长期战略合作，开发母棒拉丝技术，在满足预制棒的规模消耗需求的同时，维持较好的成本竞争力，并通过与供应商的联合开发，开发了弯曲不敏感光纤预制棒的规模化生产拉丝和测试技术，基于通鼎新一代光纤拉丝平台进一步优化拉丝过程中的弯曲损耗以及玻璃热历史，开发了低损耗光纤的拉丝技术。其低损耗光纤在1310nm、1550nm波段达到目前市售低损耗光纤的衰耗水平，在1383nm更是达到零水峰的水平。通鼎G657A2光纤是同时满足并优于G652D、G657A2和G657B2标准的零水峰单模光纤，其优异的弯曲性能，满足高速率大容量入户和接入应用需求，完美兼容已有基于传统G652D光纤的传输系统。通鼎光电股份有限公司新型光纤关键参数典型值如表2所示。
表2 新型光纤关键参数典型值
| 属性 | 低损耗G652D | G657A2 | ITU-TG652/G657A2 standard |
| Att: 1310nm(dB/km) | 0.32 | 0.333 | ≤0.4/≤0.4 |
| Att: 1383nm(dB/km) 氢老化后 | 0.275 | 0.28 | ≤0.4/≤0.4 |
| Att: 1550nm(dB/km) | 0.18 | 0.186 | ≤0.3/≤0.3 |
| 宏弯 1550nm 1*7.5mm半径(dB) | / | 0.05 | //≤0.5 |
| 宏弯 1625nm 1*7.5mm半径(dB) | / | 0.15 | //≤1.0 |
| PMD链路值 Ps/km1/2 | 0.04 | 0.04 | ≤0.20 |
| 熔接损耗/1310nm (dB)* | 0.01 | 0.02 | ≤0.10** |
** G652D与G652D熔接限值
2、加大光纤预制棒技术研发力度，开发自主技术平台
通鼎公司的预制棒技术平台本着具有自主知识产权、高起点跨越式发展的实现目标，瞄准规模和市场最大的单模光纤制备技术和工艺平台。其自主研发的芯棒工艺技术结合了VAD和OVD工艺的特点，合理分配了烧结、脱水、拉伸的功能，具备高沉积效率、沉积速率，控制简单，适合制备各种芯包比例的大尺寸的低水峰光纤预制棒的特点。沉积速率大于10gram/min。光纤预制棒芯层部分羟基含量小于1ppb，拉制光纤在1383nm波段的衰耗小于0.31dB/km。包层技术采用非中心对称结构喷灯设计的OVD技术，大大提高单灯的反应速率，简化原料气体供气系统的设计，沉积速率达到100gram/min以上。
四、结束语
宽带网络作为新时期经济社会发展的战略性公共基础设施，对经济、科技发展的拉动作用备受全球各国关注，众多国家纷纷将发展宽带网络作为战略部署的优先行动领域。光纤光缆为信息传输的载体，其产业发展在国内乃至全球迎来了持续高速稳定发展的机遇期。国内光纤光缆企业在完成了第一轮通过国际合作合资迅速扩大产能的发展阶段后，进入了自主技术平台的建立和完善，降低成本，提高新产品开发速度从而保持持续竞争力的新阶段。在国际合作中不断学习，加大研发投入，迅速提升自身技术水平和人才队伍建设，形成具有自主知识产权的技术，是国内光纤光缆产业发展，实现光纤制造大国向技术大国转型的必由之路。
