光纖預(yù)制棒技術(shù)概述

　　 從表1可見(jiàn),MCVD芯棒占世界市場(chǎng)的份額連續(xù)減少,其它3種工藝則逐年增加。 據(jù)預(yù)測(cè),今后10,多模光纖(MMF)和非零色散光纖(NZDSF)的市場(chǎng)份額都將持續(xù)增加,SMF的市場(chǎng)份額將有所下降,因?yàn)镸MF和NZDSF的傳輸特性對(duì)徑向折射率分布(RIP)的缺陷很敏感。在芯棒制造過(guò)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(shì)。NZDSF和MMF市場(chǎng)的擴(kuò)大,意味著更多地應(yīng)用MCVD、PCVD工藝。用OVD工藝的美國(guó)康寧和用VAD工藝的幾家日本公司如住友、藤倉(cāng)、古河、信越等,在80年代曾放棄了MCVD,據(jù)報(bào)道,當(dāng)前,可能考慮在其工廠中重新起用MCVD或引進(jìn)PCVD。

　　 三、外包技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
　　 3.1 各種外包技術(shù)從1980年到2000年的發(fā)展 80年代初,國(guó)際上開(kāi)始用套管法制作大預(yù)制棒,對(duì)于MCVD和PCVD芯棒,這是采用最普遍的外包方法。同時(shí),VAD工藝也采用了套管法,開(kāi)始了SMF的商業(yè)化生產(chǎn),這標(biāo)志著預(yù)制棒制造工藝向“兩步法”的轉(zhuǎn)變,稍后,康寧公司將SOOT外包技術(shù)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(shù)代替了套管法,在整個(gè)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(shù)取代了套管法；朗訊公司開(kāi)發(fā)了溶膠--凝膠外包技術(shù),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(shù)。這些都使套管法的份額繼續(xù)下降。參見(jiàn)表2。
　　 套管法份額下降的根本原因是：合成石英管的價(jià)格高。首先,成本分析表明,套管法若要是與其它外包技術(shù)競(jìng)爭(zhēng),管子的價(jià)格必須下降到100$/kg。目前看來(lái),管子的價(jià)格不大可能降低到這個(gè)水平。因此,用套管法制造預(yù)制棒的廠家將越來(lái)越少。其次,欲用套管法做大預(yù)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(jià)格很高。
　　 隨著光纖價(jià)格的繼續(xù)下降,光纖制造成本的高低將決定競(jìng)爭(zhēng)的成敗。而制造大預(yù)制棒有利于降低光纖制造成本(預(yù)制棒成本、拉絲成本、測(cè)試成本都會(huì)因預(yù)制棒的增大而降低)。因此,對(duì)于光纖制造者的生存,預(yù)制棒尺寸的增加日益關(guān)鍵,由于套管法難以做大預(yù)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(yù)制棒的更經(jīng)濟(jì)的外包技術(shù)。其中絕大多數(shù)將選用SOOT外包,因其設(shè)備和技術(shù)已有商品

　　 3.2 對(duì)各種外包技術(shù)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(duì)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(lái)自優(yōu)質(zhì)水晶礦產(chǎn),資源有限(我國(guó)目前生產(chǎn)光纖及石英管所用的天然石英粉尚需進(jìn)口);天然石英粉的純度有限。而四氯化硅是半導(dǎo)體行業(yè)的副產(chǎn)品,來(lái)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(qiáng)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(guò)程中產(chǎn)生氯化氫等廢氣(對(duì)其需要進(jìn)行處理),而且,為了提高沉積速率,不得不犧牲沉積效率(遠(yuǎn)低于50%)，在燒結(jié)時(shí)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(méi)有上述問(wèn)題,沉積之后就是透明的預(yù)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(shù)比較復(fù)雜,而氫--氧焰技術(shù)簡(jiǎn)單,在用天然氣的情況下,費(fèi)用很低．在這方面,SOOT工藝優(yōu)于等離子工藝。 3.3小結(jié) 從表2可見(jiàn),1985年以后,套管法占世界市場(chǎng)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(chǎng)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(jià)格高。事實(shí)上,當(dāng)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(yù)制棒。只要合成石英管的價(jià)格降得足夠低,這種方法最簡(jiǎn)單、最實(shí)用。 阿爾卡特等離子噴涂技術(shù)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(jié)合可能是很好的技術(shù),這取決于投入的開(kāi)發(fā)力度。
　　 SOOT工藝已占絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。因其設(shè)備和技術(shù)已有商品,其應(yīng)用將日益廣泛。對(duì)于已擁有OVD或VAD的廠家,采用SOOT外包工藝很方便;對(duì)于只有MCVD或PCVD的廠家則需投巨資購(gòu)買設(shè)備和技術(shù)。

　　 四、光纖成本的比較

　　 4.1預(yù)制棒技術(shù)與光纖成本 據(jù)認(rèn)為,OVD芯棒加SOOT外包的預(yù)制棒工藝的成本最低。據(jù)估計(jì),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(yù)制棒工藝的成本比較見(jiàn)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(shù),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(duì)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(dāng)大的成本優(yōu)勢(shì)。隨著光纖價(jià)格的下降以及生產(chǎn)率的提高,可行的最小經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模將增大,從過(guò)去認(rèn)為的年產(chǎn)量5O萬(wàn)km光纖增大到100萬(wàn)km。
　　 此外,以上分析僅對(duì)單一技術(shù)、單一產(chǎn)品的情況進(jìn)行比較,若考慮到具有多種技術(shù)生產(chǎn)多種產(chǎn)品的情況,大多數(shù)人認(rèn)為,在這種情況下,大型廠家仍然有利。

　　 五、總結(jié)

　　 當(dāng)前商業(yè)生產(chǎn)光纖預(yù)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(shù)的“兩步法”,生產(chǎn)常規(guī)單模光纖,用OVD芯棒加SOOT外包的預(yù)制棒工藝成本最低,NZDSF和MMF市場(chǎng)的擴(kuò)大,意味著將更多地應(yīng)用MCVD、PCVD工藝。各種芯棒工藝都需要選擇適當(dāng)?shù)耐獍夹g(shù)來(lái)代替套管法,其中絕大多數(shù)將選用SOOT外包,因其設(shè)備和技術(shù)已有商品,除了工藝的選擇之外,生產(chǎn)規(guī)模對(duì)光纖成本有明顯影響,大規(guī)模生產(chǎn)具有相當(dāng)大的成本優(yōu)勢(shì)。
　　
　　 以上結(jié)論不是絕對(duì)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(guó)家、地域、公司的效果也不會(huì)相同,因?yàn)?原材料來(lái)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(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,應(yīng)當(dāng)擁有適合于生產(chǎn)多種產(chǎn)品的多種技術(shù)。