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通信线缆和光纤光缆专业领域现状与发展分析(一) - 无图版

251055425 --- 2021-06-24 11:47:47

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一 概述

通信线缆主要以铜作为导体材料,一般分为对称双绞电缆、对称星绞电缆、对称平行电缆、同轴电缆、混合缆、数据缆以及电子线缆等,通信线缆传输频率一般在105~1012Hz之间,光缆可以再高几个数量级。从传输距离上可分为长途、市内、局用、设备用通信线缆等。从十九世纪末的纸绝缘对绞通信电缆、二十世纪初的纸绳绝缘对绞(星绞)通信缆、三十年代及之后的小(中)同轴电缆、全塑市话电缆、数字通信电缆发展到现在的光缆,已经过一百多年的发展历程。

相较于通信电缆,光缆具有不受电磁干扰、体积小、重量轻、高带宽,衰减小,传输距离远、串音小、保密性高、便于敷设及搬运等优点。目前长距离通信逐渐由光缆取代电缆,但是在短距离应用方面(如设备之间、设备内部等),电缆仍有便于安装、成本低等优势。

尽管我国已经成为通信线缆的制造大国,但是无论是通信线缆还是光纤光缆,高端产品技术仍与发达国家存在一定差距,特别在高端射频、对称及同轴电缆、特种光纤等方面差距较大,这种差距表现在导体、绝缘以及光纤材料、工艺制造等方面。同时还存在着产品链的不完整、核心标准的缺失、缺少上下游企业的产业联盟等问题。

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二 手机充电数据线和高清音视频线

1.国内外情况

由于手机屏幕及芯片运算能力不断提高与加强,因此整体电源管理技术向大功率快充模式演进,主流技术有源自美国USB协会的PD(power deliver)、美国手机芯片厂家高通公司提出的QC(quick charge)和台湾手机芯片厂家联发科公司提出的PE(pump express),当然也有国内手机终端公司如华为提出的FCP/SCP及OPPO提出的闪充等。随着功率的加大,对手机充电线的要求同步提升,也导致市面上开始出现一些危害人身安全的事件产生,均属于质量控管不到位所致。

由于手机充电线的制造高度集中于国内,因此在国外仅存在技术路线演进及销售市场问题,目前手机的充电连接器标准规格及测试方案均为美国的USB协会所制定发行,国内厂家多数没有话语权,仅为技术的采纳方以及生产制作方。在市场方面还是以美欧、亚太等地区作为主要销售市场,并以东南亚、中东、非洲等区域国家作为衔接发力市场。目前国内主要制造商为立讯精密、富士康、富港、海能科技等。

高清音视频线按连接器类型分为HDMI、DisplayPort、DVI、VGA等,其中以HDMI的销量最多。整体高清音视频外部线缆,在近年来的贸易战未开始之前,约八成以上数量集中在中国制造生产,主因受惠于改革开放后,台商带来技术与管理,华南与华东均有不少厂家进行生产制造,同时厂商集中度较低。

外部连接线的主要标准还是由美国、欧洲、日本等公司进行主导,如HDMI协会成员中电视机厂家的索尼、飞利浦以及芯片公司的恩智浦等。DP(display port)则是以VESA协会为主,主导规格标准走向的公司则是谷歌、苹果及英特尔等。音视频应用趋势是不断地推升规格朝8K/10K迈进。另由于欧洲居住较为分散,而有线宽带建设成本较高,故多数国家收视内容仍采用卫星播放方式,再透过同轴线缆传输至电视,因此在欧洲同轴线缆始终处于重要地位。但所有相关的制造及其相关技术环节,国外厂家在外部连接线已不是中国厂家的竞争对手。美国、日本几个着名的连接器线厂家,如美商安菲诺、莫雷克斯即日商日本航空电子等,在成本竞争力度上均不敌中国厂商。

2.与世界先进水平差异与分析

目前手机充电线尚属于低端制造领域。有明确标准规范的产品线上,中国厂家的生产与优化能力远较国外厂家优异。但无明确标准规范的产品,如特种应用场合等,国内厂家则表现出明显的研发实力不足,如上游原材料、元器件多年来几乎无重大突破,因此只能在附加价值较低的产品线上进行争夺。

3.发展建议

基于目前手机市场巨大,而充电线尚缺乏技术研究,因此应从上游原材料研究入手提高整体的传输效率,同时辅以有效利用回收的资源再生,使其对环境危害影响最小,成为后续可持续发展和对地球环境更加友善的方向。

组织国内骨干企业建立联盟进行标准研究与制定,并立足系统级的整合概念去制定每段零组件该有的规格与规范,提高中国制造整体的技术水平。

轻薄短小且高速传输是明确的发展趋势,需要投入更多的开发资源去整合力量,并号召相关的上下游企业成为联盟。

202152770 --- 2021-06-24 11:48:38

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高速网线

1.国内外情况

网络数据线缆从最初的20世纪90年代在美国发明,到国内90年代末2000年初开始陆续有企业研发并生产,至今已经发展了近30年。由于技术的延伸,不断延长了这个产品的生命,产品从最初的100MHz的五类发展到今天的2GHz的八类线缆,传输速率从100Mbps到今天的40Gbps。特别是PoE技术的发展,即电源和数据的传输都在一条网线上传送,终端设备如安防IPC摄像头、5G的微基站、WiFi、LED、楼宇智控装置、工业控制装置等都已经大量使用PoE技术,大大延长了网络数据线缆的生命。

工业互联网的发展,实现了工业设备的互联互通,将原先各个自动化控制系统大企业“各自为政”推出的各类总线的时代,逐步推下历史舞台。而一网到底,支持TCP/IP协议的以太网技术将被大量采用。随着自动驾驶技术的不断完善,将给汽车以太网数据线缆带来巨大的发展机遇。

全球主要数据线缆产能分布,中国和美国是全球最大的生产地,区别是中国大量出口,美国制造商主要以国内市场为主。其他,欧洲有几个大线缆集团保留一定的生产能力,但主要以品牌、渠道和高端技术含量产品来赢得市场,大量产品在中国OEM完成。另外,东欧、印度、越南、台湾、韩国等国家有一定的生产能力,也主要以OEM服务为主,其中印度这几年发展很快,在全球大有与中国竞争的趋势,主要是以低端数据线缆出口和印度国内市场为主。

中国主要的数据线缆出口以华东和华南为主,其中华东地区聚集了主流的数据线缆制造厂家。华南主要以偏消费类应用的数据线缆为主,原先比较有规模的台资企业最近几年也在这个行业减少了投资,主要原因还是竞争激烈,投资回报不高,台资企业更多寻找新市场作为突破,逐步撤离商用或工业用的数据线缆领域,转为做消费类为主。

2.技术差距

国内经过近20年出口OEM业务,产品技术积累已经非常深厚,商用数据线缆产品规格齐全,能覆盖从超五类到八类各个等级的产品,并能在全球保持技术领先性,近些年国内龙头企业积极参与IEC国际标准的制定,开始在国际舞台展示中国技术和实力。

根据以太网联盟(Ethernet alliance)发布的2019年路标,应用的领域已经从最初的网络布线应用,即数据中心和企业网的结构化布线,拓展到设备间数据通信的物联网、智慧工厂、安防、智能家居灯控、5G通信应用和汽车以太网,以及国防军工、航空航天、机车船舶、核电风能等特种装备和行业等应用。

但是,国内的数据线缆主要以商用数据线缆方面为主,在特种行业应用上,技术水平相对还比较落后,成熟经验较少,主要原因有以下几点:

(1)部分产品的基础原材料是瓶颈

比如船用数据线缆,部分产品有SHF2耐泥浆要求,国内就没有材料厂家可以提供可靠的成熟产品。

(2)国内自己的产业链还没有形成

尽管线缆在特种装备中的成本占比小,但由于其作用的重要性,国内用户的装备控制系统一般不轻易采用没有成熟案列的国内产品,而是选用国外大用户的系统产业链上的产品,大多依赖进口或外资企业,造成国内特种数据线缆一直得不到发展。贸易战打醒了国内产业链上的大公司,要解决这些卡脖子技术,就需要建立自主可控的产业链,培养、支持国内的数据线缆和连接产品的供应商。

(3)国内标准制定跟不上应用

由于没有国内标准,采用符合国外标准的产品是用户处于安全考虑的选择。比如机车的7类或7A类网线,由于国内还没有相关标准,国外同行都有过类似的应用,也完成了相关国外标准的测试。很多高端制造业,比如机车、航天、船舶、汽车等,国外已经有成熟完整产业链,他们进入中国市场的时候,带来了完整的方案,其中线缆部分也是以国外企业和标准为主。用户选择供应商的时候,需要企业先取得相关体系或产品的认证,但是认证机构或组织要求做认证的前提是先要有产品在机车或汽车里面应用,这就成了一个矛盾的问题。产业链没有形成产业联盟,没有抱团的打法,使得已经掌握了技术能力的企业迟迟未能进入这些高端领域,造成今天从技术角度不是门槛的产品也成了这类重点行业里面的“卡脖子”技术和产品。

(4)产品集中度不高

在国内,数据线缆和其他电线电缆一样存在集中度不高的问题,龙头企业虽已经显现,但是大量小企业和新进入企业造成市场“劣币驱除良币”的情况时有发生,产品价格竞争比较突出,另外由于以OEM为主,造成客户忠诚度并不是很高,价格一直非常敏感。技术和质量领先的企业难以形成突围之势,对中国数据线缆行业的健康发展造成不良影响。

3.发展建议

(1)政策层面上大力支持国内品牌的建立

政府采购要从国产品牌优先,升级到国内品牌或民族品牌优先。

现在国产品牌的概念比较宽泛,国内生产的外资品牌也是国产品牌,这样就没有真正扶持到国内品牌的发展。仅综合布线领域,外资品牌占据了60%以上的国内市场,在政府、金融等涉及国家信息安全的领域更是占据绝对垄断性地位,这对我们国家的信息安全是一个较大的隐患。在这些涉及国家信息安全的领域,除了交换机和存储设备外,线缆与连接系统也是非常关键,应考虑尽力快速真正的国产化。而且此类产品经过近20年为欧美企业代工服务,已经形成完善的产业链和制造能力,但在品牌突围上一直没有办法,外资的先发优势,品牌竞争力非常强,主流市场一直由外资把持,所以需要政府在采购政策上有所支持。

政府采购可能是数据线缆行业里全球最大的采购,中国和美国都为全球最大的数据线缆制造国,区别是中国以出口为主,美国以国内自己使用为主,试想下美国国内的线缆制造业为什么可以存活和发展,为什么欧洲的数据线缆制造业已经“空心化”将制造都外包给中国代工厂了呢?追溯其根本的原因是美国国家政府对国内制造企业的扶持和保护,制定相应的法案,如TAA法案,规定只要涉及国家信息安全的领域必须使用美国或TAA法案协议国的产品,当然中国制造的产品是不在这个范围内的。所以中国企业出口到美国的所有网络数据线缆都只能在民用领域等非主流市场中使用。

(2)政策面上大力支持国内自有产业链发展和标准制定

鼓励国内领先的制造业大企业牵头建立国内产业联盟,这个联盟应该要由国内有市场主导地位的用户企业参与主导,而不仅仅是线缆制造企业牵头,产业链一起制定国内产品标准,设立技术壁垒和帮助国内产业链上的企业抱团发展,建立起国内企业的先发优势。目前国内很多标准只是简单抄袭国际标准,或者简单地在国际标准基础上做提高,有时候甚至造成指标因为盲目被拔高,而造成实际执行的困难,处于有标准难落地的尴尬局面。现在国家大力推进团体标准建设,也是和国际标准发展接轨,从团标发展到国标,再由国标推广成国际标准,由参与市场应用的企业牵头,将真正需要的、未来有市场的产品率先制定标准。各种行业协会与学会组织可以充分利用自己的资源优势,对接上下游行业协会或学会组织,为行业企业链接桥梁,促进联盟的形成。

(3)提升行业整体水平

提升行业水平,必须从改善产业生态着手。竞争的维度过度集中于价格,对所在的产业生态造成摧残性打击。最低价中标的长期结果损及各利益相关方,没有赢家。企业没有利润投入研发,自然没办法提升整体水平,侥幸活下来的也只能长期在低端市场肉搏。

极端报价废标制(最高价和最低)的压力,可以把投标人压回理性思考,把价格挤进合理区间,从而把竞争导向价格以外的维度,这样才有利于构建良性的产业生态。

企业建立专业研发部门,针对产品发展趋势前沿方向预估,制定长期研发计划,配合研发进度支持财务支出,并对研发技术人员给予资源投入,让技术人员从生产设备电气原理、机械构造、产品要素等条件综合掌握知识后,才可以在产品开发前期精准判定是否符合样品研发能力,应用专业知识在后期批量生产时制定合理的设备配置及优良的加工工艺,保证产品质量的稳定性。



202152770 --- 2021-06-24 11:49:25

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同轴电缆

1.国内主要同轴电缆企业产业水平

射频同轴电缆作为神经系统,在众多应用行业中起到了主要作用。近年,我国射频同轴电缆产值比重已跃升到整个光电线缆行业产值30%以上,进入该领域的厂家有上百家,成为国内重要的制造“小行业”。目前我国射频同轴电缆产量已居世界首位,品种规格齐全,RF电缆、细微同轴电缆及半柔电缆等大量出口,整体制造技术己接近国外先进水平,但仍有差距。

2.存在的不足与差距

国内产品与国外先进企业相比,在管理水平、工艺水平、技术含量、产品质量等方面还有较大差距,尤其是高端产品稳定性与批次性能一致性方面。并且自主创新能力欠缺,所生产的产品基本上都是国外产品结构规格的跟随或模仿。首先是产能过剩,生产设备平均利用率只有30%~50%,远低于发达国家设备利用率的70%以上。其次是企业同质化严重,产品、设备、工艺、质量、市场模式等基本雷同,无差异化竞争态势。第三是企业散而不大,专业性不强。

由于现代通信与无线电技术的高速发展,电缆使用频率增高,系统对电缆性能技术要求提高,并对电缆的稳定性与生产批次性能的一致性提出了新要求,形成对射频电缆制造技术的新挑战。国内部分产品,如稳相电缆等产品性能与国外公司产品尚存在较大差距,而且整个行业依据市场需求进行自主创新生产研发不够。其中部分产品如RF电缆产能过剩,价格竞争造成产品利润下降,从而节资降本就成为企业主要生存手段和技术攻关的目标而凌驾于专业战略之上。

根据市场需求,进行技术创新,设计出自己独有的高性能射频同轴电缆,是行业的奋斗目标。

3.面临的机遇与挑战

受惠于宏观经济快速发展及相关政策支持,未来我国移动通信、微波通信、通信终端、军用电子、航空航天等行业将快速发展,对射频同轴电缆的需求亦将保持快速增长。同时,随着下游行业对信号传输质量要求的不断提高,半柔、低损、微细、稳相等高端产品的需求增长将更为明显。

军工航天领域,进口替代,爆发式增长可期。高端射频同轴电缆主要是指稳相射频同轴电缆,专用于相控阵雷达与相关设备的连接;高端测试仪器仪表、卫星、军舰、雷达、战机、预警飞机和电子对抗设备等专用同轴电缆;移动终端、笔记本电脑、单板机以及医疗设备连接引线用同轴电缆;数据中心、云端设备用连接线缆;耐环境、绿色环保型射频同轴电缆以及漏泄同轴电缆等,均可视为高端产品。

我国同轴通信电缆专业内企业具有数量多、规模小的特点。随着线缆产业的发展及市场的成熟,企业逐步整合、兼并和能力提高,具有品牌及技术优势的企业市场占有率逐步上升,产业集中度将逐步提高。

价格是目前大多数企业的主要竞争手段。许多企业是通过模仿、学习标杆企业而发展起来的,不仅在产品品种、技术上存在大量的模仿性,同时在经营手段、管理方法、发展策略上亦有很强的趋同性,市场竞争同质化现象严重,价格竞争成为主要的竞争手段。价格竞争带来的直接恶果就是产品质量的堪忧,企业难以为继及诚信度缺失,故运营商也正逐步地改良各种集采模式。

随着市场的逐步成熟和线缆产业的不断发展,竞争已开始由目前的价格竞争逐步向品牌竞争和技术竞争转变,同轴电缆领域也不例外。

4.发展思路及目标

同轴电缆总体发展思路围绕六个转变:由产量最大向质量最好转变;由消化吸收向自主开发转变;由单一供货向技术服务转变;由传统生产向智能生产转变;由追逐市场向引导市场转变;由简单重复向个性化转变。

射频同轴电缆除传统的通信、广播电视、军事电子等产业外,在物联网、医疗电子及家庭消费类电子产品的异军突起,给射频电缆提出了更多更严格的要求和更广阔的市场。

同轴电缆产品技术发展遵循以下方向:

1)高频化:无线通信的高速发展导致无线频谱日益紧张和拥挤,同时系统带宽的要求也不断提高,各种应用向高频化发展是必然趋势。例如:目前110GHz的毫米波电缆已有应用。

2)小型化:消费类电子产品、医疗器械、汽车电子、微波技术系统的变化,迫使与之配套的射频电缆也必须小型化。

3)高稳定高可靠:各种不同的应用环境如高温、高湿、盐雾、辐射等对电缆长期工作的稳定性和可靠性提出了更高要求。

4)低交调高屏蔽性:拥挤的频谱和越来越复杂的电磁环境使来自于射频电缆内部和外部的干扰成为不可回避的问题。

光纤预制棒

1.预制棒产业规模

随着国内光通信技术的飞速发展,国内市场光纤需求快速上升,但受制于上游预制棒核心技术的瓶颈,预制棒投资少,产能低于光纤生产所需,导致光纤价格上涨。但经过近十年的快速发展,中国已经成为全球第一大光纤光缆制造国和消费国,国内厂商通过合资或自主发展,光纤预制棒产能规模不断扩大,不断取得突破性技术发展。2019年,我国光纤预制棒产能已经超过19000吨。预计2020年与2019年基本持平。

经过国内预制棒企业的快速扩张,全球预制棒供应发生了巨大变化,中国预制棒供应2017年已达到全球的一半以上,约达51%,美国减少至20%,日本约为16%,其他国家预制棒供应13%。

国内预制棒供应已出现供大于求现象,预制棒的售价也随之进入下行通道。

2.光纤预制棒产业与发达国家的差距

(1)光纤预制棒研发能力不足,产品相对单一

虽然在“十二五”期间,国内光纤、光纤预制棒产业发展迅速,但大部分光棒企业只生产单一产品G.652预制棒,为数不多的企业可以生产多模预制棒和G.655、G.654、G.657预制棒以及保偏预制棒等特种产品,国内光棒企业研发能力总体不足。

即使在常规G.652预制棒领域,国内企业在工艺水平、设备能力、预制棒尺寸等主要方面仍然与国际先进水平存在较大差距,主要是制造成本方面的较大差距,特别是在特种光棒领域差距更大。

(2)高端设备、仪表制造能力偏低

在设备方面,虽然光纤制造、光缆制造两大领域取得了长足进步,主要制造设备已基本实现国产化。但是拉丝塔、高速收线机、高速筛选机等核心设备的部分部件及元器件仍需进口。预制棒核心生产设备的蒸发系统等基本依靠进口。

(3)光纤及预制棒产业核心知识产权相对缺乏

“十二五”期间,中国拥有的光纤预制棒及相关技术专利数量约占全世界该类专利总数的7.33%,而日本、美国的相应数据分别是52.62%和20.55%。这也从一个侧面反映了我国在总体技术实力方面与日本、美国的差距。在技术实力相差较为悬殊的情况下,一旦国外企业发动知识产权攻势,或引发专利纠纷,中国企业的抗击能力相对薄弱。在国际化背景下,中国的光纤光缆产业要走出国门,也必须要有在外国申请的专利支持。

3.光纤预制棒产业领域发展建议

经过几十年的发展,我国常规光纤预制棒技术、产能得到了长足进步,但在生产效率、成本等方面仍与国际先进水平存在较为明显差距。

(1)大力发展VAD+OVD工艺路线

目前预制棒主流制造工艺为VAD+RIC和VAD+OVD工艺。虽然国内几家主流预制棒生产厂家均已经具有VAD+OVD工艺生产能力,但与国际上同类先进技术采用VAD+OVD工艺的预制棒厂家,如信越、烽仓等比较,在产品合格率、质量稳定性等方面尚存在一定的差距。

(2)大尺寸光纤预制棒制备工艺

开发大尺寸光纤预制棒制备工艺,可以减少多根预制棒的头尾损耗,减少工艺运输和安装等非必要的工时,增加连续生产时间,提高原材料利用效率,已经成为降低光纤预制棒及光纤成本的主攻方向。

目前日本信越使用VAD+OVD技术生产的预制棒外径达到200mm,单根预制棒拉纤长度超过4000km,国内水平则分别只为150mm和3000km。

(3)高沉积效率、低成本的特种预制棒

“十三五”期间,国内预制棒厂商均朝着芯棒沉积速率24g/min以上、OVD包层沉积速率200g/min、SiCl4等原料利用率80%方向努力,以持续降低制造成本。

特种光纤预制棒方面,由于国内光纤预制棒技术的相对滞后,国内高端光纤产品市场,如超低损耗光纤、高端多模光纤、海底光缆用光纤、有源及无源器件用特种光纤、激光器用特种光纤、传感用特种光纤等产品仍需依赖进口。市场期待预制棒企业加强在预制棒设备、技术工艺上的创新,积极研制开发满足未来光通信需求的各类特种预制棒产品。

202152770 --- 2021-06-24 11:49:56

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六 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。

tonytony --- 2021-09-13 11:07:37

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谢谢楼主分享
tonytony --- 2021-09-13 11:19:51

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多谢楼主的分享
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