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[专业话题 ] 通信线缆和光纤光缆专业领域现状与发展分析(四)

P:2021-06-24 11:49:56

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光纤

1.光纤专业领域市场发展情况


(1)主要国家和地区单模光纤产能分布


由于近些年光纤光缆厂家持续扩产,并不断有资本进入国内建立新光纤厂。据CRU统计,中国光纤产能至2017年已经达到3.45亿公里,占全球光纤产能的65%。在中国5G对光纤光缆的需求尚未完全释放之前,国内产能远超市场需求。


(2)全球主要光纤制造商产能情况


得益于2010年后中国光纤光缆骨干企业成功开发出的光纤拉丝生产设备,国内光纤产能得以迅速扩大。目前全球光纤产能排名前十位中有六家是中国光纤制造商,年产能超过2000万芯公里的国内光纤企业有八家。


国内厂家在市场行情较好期间的集中扩产,导致在较长一段时间内光纤产能严重过剩。在国内需求尚未达到预期的大环境下,光纤价格迅速下滑,导致各光纤生产企业开工不足、利润微薄。

2.光纤领域与发达国家的差距


我国光纤的产量及应用铺设占到全球总量的一半以上,是名副其实的光纤制造和使用大国。然而在产品品种、高端设备、仪表制造能力、核心知识产权等方面与发达国家仍存在差距。在一些光纤细分应用领域,如海洋、激光、传感等,暂时还落后于国际同行,特别是高强度低损耗海洋光纤、双包层掺镱光纤、掺饵光纤、传能光纤、耐高温传感光纤等。这些光纤具有技术含量高、产品附加值大的特点,主要依赖国外进口,也存在“卡脖子”的问题,如可能被用于200瓦以上激光武器的双包层掺镱光纤被列为禁运名单。


特种光纤应用领域非常聚焦,市场需求也相对较小,国内仅有少数的高校、科研院所开展了实验室研究,而且仅局限于机理研究及工艺方面的探索,并未转化成有量产的市场供应能力。因为研发投入成本高、市场应用不明朗,光纤制造公司投入特种光纤研发的力度比较小,因此造成如今国内特种光纤的技术水平落后于国外的现状。


(1)高强度低损耗海洋用光纤


深海中铺设的海洋光缆需要承受海水的强大压力以及由于海底起伏不平引起的光缆自身的拉力,对光纤的强度要求很高。高强度低损耗海洋光纤的国外代表性公司有:美国康宁、OFS以及日本住友等,目前海底光缆中用的海洋光纤90%以上都是从这3家公司采购的。目前国内同行该类光纤的强度技术指标以及产量与国外相比,尚存在较大差距。


(2)双包层掺镱光纤、传能光纤


双包层掺镱光纤和传能光纤作为核心元件,广泛应用于光纤激光器/放大器领域,在智能制造领域具有重要应用。目前国内高功率光纤激光器使用的双包层掺镱光纤和传能光纤是以国外进口为主,主要有美国Nufern、加拿大Coractive、芬兰Liekki等公司的产品。国内的同类产品主要应用于激光打标、雕刻等中低功率光纤脉冲激光器。


(3)掺铒光纤


掺铒光纤在大容量长距离光纤通信、高精度光纤陀螺超荧光光源具有重要的应用需求。随着信息化、大数据的高速发展,语音、视频和图像等多媒体信息的大量交换,需要大量的高功率掺铒光纤放大器。该类光纤目前主要从英国Fibercore、美国Nufern等公司进口。国内尚处于实验室研发阶段,不能形成批量供应能力。


(4)耐高温传感光纤


耐高温传感光纤主要应用于火灾报警、油气管道、桥梁大坝等物联网系统领域,可以适应热力管道传输、电力传输,以及油田、矿山等严酷环境。国内该类产品的长期工作温度可以达到150℃、200℃和300℃几个等级,但国外采用光纤涂覆银材质可以将耐温水平提高到1000℃左右,因此有很大的差距。这几种光纤的主要性能指标的国内外差距对比见下列表格:


表 几种光纤的主要指标国内外差距对比

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(5)塑料光纤


塑料光纤(Plastic Optical Fiber,POF)是一种以细丝状高透明塑料为传播光功率通道的新型光导纤维,也称为高聚物光纤、有机光纤或聚合物光纤。具有芯径粗、易耦合、不用熔接或焊接、重量轻、柔性好(可进行小半径弯曲)、防腐蚀、防潮湿、防震防爆等特点,具有无电磁干扰和辐射、保密性、安全性及抗干扰能力强以及衰减为恒量、不随传输状态变化、加工容易、操作简便、无噪音、无污染等特点,主要应用于数据传输和装饰照明两方面。


目前,我国塑料光纤的产品类型、技术规格等与国际先进水平差别不大,但国外在技术类型方面主要是一步法成纤,分步法已较少采用。主要生产厂家是日本三菱等企业。


我国在通用型塑料光纤方面与国外差距已不明显,但在特种塑料光纤方面尚有较大差距。如超低损耗塑料光纤、耐热塑料光纤、耐辐射塑料光纤等方面,基本没有国产产品供应,主要依赖进口。究其原因,主要在于缺乏基础原料开发、精密加工工艺技术等。

3.光纤领域发展建议


(1)超低损耗光纤


超低损耗光纤在骨干网中可以扩展系统传输距离,减少掺铒光纤放大器(EDFA)的数量,在接入网中可以优化中心局的设置,增加用户覆盖数目。超低损耗光纤进一步提高系统的OSNR或延伸传输链路长度,与常规光纤相比,延长系统传输距离多达35%~40%。因此,超低损耗光纤的开发对我国打破国外垄断,促进行业发展具有重要经济和社会价值。


(2)超低衰减大有效面积G.654光纤


2012年,国际电信联盟电信标准化部门标准(ITU-T)ITU-T修订并发布了最新修订的G.654光纤标准。新的标准里,引入了新的子类G.654.E,其特点是具有更大的有效面积和更低的损耗。


满足海缆通信、长途干线及下一代400G通信系统均需要长距离、大容量、高速率的传输质量要求。从传输性能上看,如果不考虑与G.652光纤兼容的需要,超低损耗的G.654.E光纤是目前400G网络应用的最佳光纤,因为降低损耗和增大光纤入纤功率是解决长距离传输的关键。中国市场期待行业骨干企业开发具有超低损耗和大有效面积的特种光纤产品。


(3)接入网络的高可靠性光纤技术一G.657.B3光纤


目前在FTTH发展比较迅速的国家,在FTTH建设中使用G.652.D+G.657.B3方案基本成为其主流运营商(如Verizon,AT&T,SK,KT等)的标准选择。为推进我国FTTH网络的进一步优化发展,发展接入网络的高可靠性光纤技术一G.657.B3光纤势在必行。


(4)抗弯曲BI-OM3/OM4高端多模光纤


在基于以太网的数据网络中,多模光纤的应用将会愈发普遍。多模光纤的光缆以紧套为主,因而抗弯曲的OM3/0M4光纤可提高光缆客户和终端用户的支付意愿(WTP)。可在紧密弯曲情况下拥有更大的信号保护,从而提供更高的系统安全性与可靠性。此外,采用抗弯曲的B1-OM3/OM4光纤能够使用低成本、高速度的850nm垂直腔面发射激光器(VCSELs),可进一步降低系统成本。


(5)多芯、少模光纤


多芯光纤技术实际是将光纤集成化,该技术普及应用将对现有的光纤光缆行业、光器件行业以及光缆施工行业等带来颠覆性变化。相比于多根单模光纤,多芯光纤可以使得光纤结构更紧凑,尺寸更小,传输单位比特数据量的光纤、光缆的材料使用量以及单位能耗可以大大降低,从而能有效节约原材料成本和施工成本,并节约铺设的管道资源。


少模光纤通过增加单芯光纤中传播光束的模式来实现复用,在提高容量的前提下对能耗的需求增加不明显。同时,少模光纤的现场使用方式也与现有单模光纤的现场使用方式基本兼容。相对于目前实际的光传输系统,少模光纤有望成为引领光通信跨越式发展的“里程碑式产品”,基于少模光纤的模分复用系统将成为热门。


(6)塑料光纤


强化产业整合,扩大企业规模。目前,塑料光纤行业相关企业普遍规模较小,缺少规模效应,也缺少对外合作的影响力和信任度,导致我国塑料光纤缺少走出去的信心、能力和动力。


增加研发力度,增加人力资源和经费投入,盯紧国际上最先进技术组织攻关,结合我国国情和塑料光纤行业现有水平,在塑料光纤新的应用技术方面开展工作。


作为一种相对新型的光纤产品,塑料光纤的各种产品及其应用正在持续开发,与此对应的,对于光纤性能的要求也越来越多样和复杂,塑料光纤的种类也越来越多。为满足特定领域的应用要求,需要原材料、生产设备及工艺等方面的紧密配合,使产品性能发挥到最优。



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