国产化率持续提升:中国特种光纤产业正衔枚疾走

通信产业网|2019-04-11 15:56:51
作者:高超 来源:通信产业网

【通信产业网讯】(记者 高超)特种光纤因其特殊的产品性能,应用比较广泛。在中国,特种光纤产业近几年发展较快,但是与国外厂商相比仍然有较大进步空间,需要继续能力。

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所谓的特种光纤,是指在特定波长上使用,为实现某特种功能而设计制造的光纤,广泛应用于通信、医疗、航空航天、石油化工等领域。

不过,与普通光纤相比,特种光纤的制备工艺更加复杂,技术要求也更高,因此国内从事相关产品研发和生产的企业并不多,甚至有相当一部分特种光纤预制棒还要依赖于进口。显然,中国特种光纤产业还有待进一步发展。

特种光纤“特”在哪?

特种光纤的种类繁多,中国电子元件行业协会按应用将特种光纤分为有源及无源器件、激光器及光纤传感三大领域。

有源及无源器件用特种光纤有掺铒光纤(EDF)、保偏光纤(PMF)、耦合光纤及稳相光纤光缆等。其中,EDF是一种在纤芯中掺杂了稀土元素铒的光纤,是掺铒光纤放大器(EDFA)的核心。PMF能够实现偏振光的稳定传输,主要用于光纤陀螺、光线传感和光纤通信等领域。耦合光纤为980nm和1550nm波长光的传输而设计,用于光纤耦合器、EDFA和泵浦激光中与铒纤的熔接。稳相光纤光缆的特点在于,光在其中传播时间受外界温度变化影响很小,甚至没有影响,广泛应用于雷达、高端商用产品及其他对温度漂移系数有较高要求的产品。

激光器中常用的特种光纤有掺镱光纤(YDF)、无源匹配光纤(GDF)和大芯径传能光纤。其中,YDF为一种在纤芯中掺杂稀土元素镱的光纤,主要应用于掺镱光纤放大器和激光器中。GDF是用于全光纤一体化设计的光纤激光器和放大器的理想光纤,用以匹配相应的掺镱光纤。大芯径传能光纤可加工成传能跳线,用于高功率激光的柔性传输。

光传感器用特种光纤主要有抗辐射光纤、耐高温光纤、旋转光纤、抗弯曲光纤(BI光纤)和特殊多模光纤。其中,抗辐射光纤通过掺杂、波导等设计,可以使光纤在辐射条件下,减少辐照缺陷,从而降低敷设所引起的衰减,使光纤在辐射条件下可以正常使用。耐高温光纤可以在85℃以上的环境下工作,而普通光纤的耐受温度一般为-65℃——85℃。旋转光纤又称扭转光纤、保圆光纤,分为旋转低双折射光纤和旋转高双折射光纤,后者抗弯曲、应力等外界干扰能力强,用于光纤电流互感用传感环的制造。BI光纤,又称弯曲不敏感光纤,应用于光纤水听器、光纤制导等。

中国厂商仍需努力

特种光纤因其特殊性,应用广泛,是多种重点下游产品的核心元件,目前国内已有多家厂商布局相关产品,市场需求增长较快,但也不可否认其市场需求与普通光纤相比,依然存在着较大差距。

据中国电子元件行业协会信息中心推算,2016年中国几大类特种光纤市场规模总额不到4亿元,到2022年,其国内市场规模将达到8亿元左右。

作为对比,据英国咨询机构CRU统计,2016年全球光纤需求量达4.25亿芯公里,其中中国市场需求占比达57%。当年光纤价格在100元/芯公里左右,因此推算普通光纤市场规模约242亿元。尽管2018年,中国市场光纤需求量有所下滑,且单价也跌至60元/芯公里左右,但是其总规模也在百亿元级别。

显然,在市场需求中,特种光纤所占比重不到2%,不过特种光纤所应用的范围要宽广得多,甚至还涉及很多高精尖科学领域,因此提升国产光纤的研发实力有助于提升中国在高精尖领域的国际地位。

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可喜的是,国产特种光纤产业近年来发展较快,目前已经有长飞光纤、烽火通信、亨通光电、武汉睿芯等多家厂商布局特种光纤产业,基本覆盖了上述三大领域。不过需要指出的是,中国特种光纤产业整体实力,与国际特种光纤巨头相比,仍有较大的发展空间。

据业内人士介绍,上述几大类特种光纤产品在国内的整体发展水平既有共性,又有个性。共性在于,几大类光纤国内厂商基本都有产品覆盖,甚至部分品类产品的国产化实现了从无到有。

不过,几大类国产特种光纤产品的发展水平仍不够均衡。比如掺稀土元素类特种光纤,国产光纤仅有掺镱、铒、铥等几种元素的光纤产品,但国外厂商除了上述产品之外,还发布了掺钕、钬等稀土元素,以及两种及以上稀土元素共掺的光纤产品。在国内市场上,EDF的大部分市场份额仍被外国厂商占据,国产中低功率YDF已开始量产,正在高功率产品方面奋起直追。

陀螺用PMF因国际禁运,市场被国内厂商占据,器件用PMF已实现小部分国产化,但大部分市场由国外厂商占据,耦合光纤目前已能全面实现国产化,且产品技术指标与国际先进水平差距不大,甚至部分技术指标已为国际领先。

抗辐射、耐高温、旋转、BI光纤等,国产产品已占据了一定的市场份额,不过在一些特殊领域,比如超高温领域,国外厂商仍居于主导地位。

未来发展方向

对于国产特种光纤当前发展水平不一,中国电子元件行业协会在2018年发布的《中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022年)》中指出了五点原因。

一是,市场容量小,企业缺乏产品开发动力;二是,研发时间较晚,整体技术和产业化落后;三是,标准化发展滞后;四是,关键设备和原材料尚不能自给;五是,国外企业对特种光纤设置了较高的技术壁垒和专利壁垒。

为此,《中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022年)》为特种光纤产业的发展指明了发展目标。

一是,到2022年实现EDFA用EDF国产化,完全替代进口,中低功力光纤激光器用双包层大模场YDF国产化率达到50%以上,研制成功激光清洗行业用平均千瓦级、单脉冲能量达百mJ两季的超大模场YDF,填补国内空白。二是,到2022年,国产器件用PMF市场占有率超过50%,国产陀螺用PMF技术达到国际先进水平。三是,研制应用于WDM、EDFA系统的耦合光纤,推出商用型低温度敏感性稳相光纤光缆。四是,逐渐实现10/130及以上大尺寸无源匹配光纤、耐受功率1000W以上传能光纤产品量产。五是,适用于中高剂量辐照环境的抗辐射多模50/125光纤全面实现国产化,到2022年实现筛选强度超过100kpsi以上、长期耐受温度达到300℃以上国产光纤量产。六是,到2022年,适用于光纤电流互感器的旋转高双折射光纤产品国产化率达到60%以上。七是,大力发展民用水听器用BI光纤的研发,到2022年,国产BI光纤在国产水听器市场份额占据80%以上。八是,新增相关领域专利100余项。

希望经过产业链各方努力,国产特种光纤的产品性能能够更上一层楼,占据更多的市场份额。

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