光纖預制棒技術概述

　　 從表1可見,MCVD芯棒占世界市場的份額連續(xù)減少,其它3種工藝則逐年增加。 據(jù)預測,今后10,多模光纖(MMF)和非零色散光纖(NZDSF)的市場份額都將持續(xù)增加,SMF的市場份額將有所下降,因為MMF和NZDSF的傳輸特性對徑向折射率分布(RIP)的缺陷很敏感。在芯棒制造過程中要精確控制RIP,在這方面,MCVD、尤其是PVCD與OVD、VAD相比具有明顯優(yōu)勢。NZDSF和MMF市場的擴大,意味著更多地應用MCVD、PCVD工藝。用OVD工藝的美國康寧和用VAD工藝的幾家日本公司如住友、藤倉、古河、信越等,在80年代曾放棄了MCVD,據(jù)報道,當前,可能考慮在其工廠中重新起用MCVD或引進PCVD。

　　 三、外包技術的發(fā)展趨勢
　　 3.1 各種外包技術從1980年到2000年的發(fā)展 80年代初,國際上開始用套管法制作大預制棒,對于MCVD和PCVD芯棒,這是采用最普遍的外包方法。同時,VAD工藝也采用了套管法,開始了SMF的商業(yè)化生產(chǎn),這標志著預制棒制造工藝向“兩步法”的轉變,稍后,康寧公司將SOOT外包技術用于工業(yè)化生產(chǎn),接著,用VAD生產(chǎn)光纖的廠家也用SOOT外包技術代替了套管法,在整個80年代,套管法的份額逐年下降。90年代,阿爾卡特用等離子噴涂技術取代了套管法；朗訊公司開發(fā)了溶膠--凝膠外包技術,幾乎所有用VAD、OVD制造光纖芯棒的生產(chǎn)廠家都用了SOOT外包技術。這些都使套管法的份額繼續(xù)下降。參見表2。
　　 套管法份額下降的根本原因是：合成石英管的價格高。首先,成本分析表明,套管法若要是與其它外包技術競爭,管子的價格必須下降到100$/kg。目前看來,管子的價格不大可能降低到這個水平。因此,用套管法制造預制棒的廠家將越來越少。其次,欲用套管法做大預制棒,這需要大尺寸厚壁套管,而制造這種規(guī)格的套管很困難,因而價格很高。
　　 隨著光纖價格的繼續(xù)下降,光纖制造成本的高低將決定競爭的成敗。而制造大預制棒有利于降低光纖制造成本(預制棒成本、拉絲成本、測試成本都會因預制棒的增大而降低)。因此,對于光纖制造者的生存,預制棒尺寸的增加日益關鍵,由于套管法難以做大預制棒,因此,繼阿爾卡特之后,其它的單模光纖制造者也將放棄套管法,并選擇可以高速率生產(chǎn)大預制棒的更經(jīng)濟的外包技術。其中絕大多數(shù)將選用SOOT外包,因其設備和技術已有商品

　　 3.2 對各種外包技術的分析 1985年以后,套管法一直在走下坡路;溶膠凝膠法尚未形成氣候。因此,這里主要對等離子法和SOOT法做分析。這兩種方法的主要差別如表3所示。
　　 ●原料方面:天然石英粉,來自優(yōu)質水晶礦產(chǎn),資源有限(我國目前生產(chǎn)光纖及石英管所用的天然石英粉尚需進口);天然石英粉的純度有限。而四氯化硅是半導體行業(yè)的副產(chǎn)品,來源豐富;用SOOT工藝生產(chǎn)的是合成石英材料,純度高,有利于光纖的強度和壽命參數(shù)。在這方面,SOOT工藝優(yōu)于等離子工藝。
　　 ●工藝方面:SOOT工藝過程中產(chǎn)生氯化氫等廢氣(對其需要進行處理),而且,為了提高沉積速率,不得不犧牲沉積效率(遠低于50%)，在燒結時需要用氯氣(劇毒)和氨氣(昂貴),這些都不利于降低成本。而等離子工藝沒有上述問題,沉積之后就是透明的預制棒,在這方面,等離子工藝優(yōu)于SOOT工藝。
　　 ●熱源方面:等離子技術比較復雜,而氫--氧焰技術簡單,在用天然氣的情況下,費用很低．在這方面,SOOT工藝優(yōu)于等離子工藝。 3.3小結 從表2可見,1985年以后,套管法占世界市場的份額連續(xù)減少,SOOT工藝的則逐年增加。
　　
　　 目前,各種工藝占世界市場的份額為:套管法28%,SOOT62%,等離子8%,溶膠-凝膠法2%。套管法的主要限制因素是合成石英管的價格高。事實上,當前采用套管法的幾家公司已經(jīng)表示,如果能得到大尺寸套管,他們將制造出更大的預制棒。只要合成石英管的價格降得足夠低,這種方法最簡單、最實用。 阿爾卡特等離子噴涂技術的主要限制因素是天然石英粉自然資源有限。
　　 溶膠-凝膠法正在發(fā)展中,溶膠-凝膠法合成石英粉與等離子噴涂的結合可能是很好的技術,這取決于投入的開發(fā)力度。
　　 SOOT工藝已占絕對的優(yōu)勢。因其設備和技術已有商品,其應用將日益廣泛。對于已擁有OVD或VAD的廠家,采用SOOT外包工藝很方便;對于只有MCVD或PCVD的廠家則需投巨資購買設備和技術。

　　 四、光纖成本的比較

　　 4.1預制棒技術與光纖成本 據(jù)認為,OVD芯棒加SOOT外包的預制棒工藝的成本最低。據(jù)估計,其生產(chǎn)成本約15$/km。 VAD芯棒加SOOT外包的生產(chǎn)成本比OVD芯棒加SOOT外包的高出25%;MCVD加套管法的生產(chǎn)成本比OVD芯棒加SOOT外包高40%。三種預制棒工藝的成本比較見表4。
　　 4.2生產(chǎn)規(guī)模與光纖成本 假定各光纖廠采用同一水平的技術,用VAD芯棒加SOOT外包生產(chǎn)SMF,則不同生產(chǎn)能力或規(guī)模對生產(chǎn)成本的影響如圖3所示。該圖表明,大規(guī)模生產(chǎn)具有相當大的成本優(yōu)勢。隨著光纖價格的下降以及生產(chǎn)率的提高,可行的最小經(jīng)濟生產(chǎn)規(guī)模將增大,從過去認為的年產(chǎn)量5O萬km光纖增大到100萬km。
　　 此外,以上分析僅對單一技術、單一產(chǎn)品的情況進行比較,若考慮到具有多種技術生產(chǎn)多種產(chǎn)品的情況,大多數(shù)人認為,在這種情況下,大型廠家仍然有利。

　　 五、總結

　　 當前商業(yè)生產(chǎn)光纖預制棒的汽相沉積工藝都已經(jīng)發(fā)展為包括芯棒制造和外包技術的“兩步法”,生產(chǎn)常規(guī)單模光纖,用OVD芯棒加SOOT外包的預制棒工藝成本最低,NZDSF和MMF市場的擴大,意味著將更多地應用MCVD、PCVD工藝。各種芯棒工藝都需要選擇適當?shù)耐獍夹g來代替套管法,其中絕大多數(shù)將選用SOOT外包,因其設備和技術已有商品,除了工藝的選擇之外,生產(chǎn)規(guī)模對光纖成本有明顯影響,大規(guī)模生產(chǎn)具有相當大的成本優(yōu)勢。
　　
　　 以上結論不是絕對的,即便同樣的工藝、同樣的規(guī)模、生產(chǎn)同樣的產(chǎn)品,在不同的國家、地域、公司的效果也不會相同,因為,原材料來源、副產(chǎn)品能否綜合利用、管理制度等具體因素也必需考慮。此外,為了增強企業(yè)的競爭力,應當擁有適合于生產(chǎn)多種產(chǎn)品的多種技術。