中國特種光纖產(chǎn)業(yè)正銜枚疾走

高超

特種光纖因其特殊的產(chǎn)品性能，應(yīng)用比較廣泛，不過在中國，特種光纖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍有較大的空間，需要繼續(xù)努力。

特種光纖是在特定波長上使用，為實現(xiàn)某特種功能而設(shè)計制造的光纖，廣泛應(yīng)用于通信、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域。

不過，與普通光纖相比，特種光纖的制備工藝更加復(fù)雜，技術(shù)要求也更高，因此國內(nèi)從事相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)并不多，甚至有相當(dāng)一部分特種光纖預(yù)制棒還要依賴于進(jìn)口。顯然，中國特種光纖產(chǎn)業(yè)還有待進(jìn)一步發(fā)展。

特種光纖“特”在哪？

特種光纖種類繁多，中國電子元件行業(yè)協(xié)會按應(yīng)用將特種光纖分為有源及無源器件、激光器及光纖傳感三大領(lǐng)域。

有源及無源器件用特種光纖有摻鉺光纖（EDF）、保偏光纖（PMF）、耦合光纖及穩(wěn)相光纖光纜等。其中，EDF是一種在纖芯中摻雜了稀土元素鉺的光纖，是摻鉺光纖放大器（EDFA）的核心。PMF能夠?qū)崿F(xiàn)偏振光的穩(wěn)定傳輸，主要用于光纖陀螺、光線傳感和光纖通信等領(lǐng)域。耦合光纖為980nm和1550nm波長光的傳輸而設(shè)計，用于光纖耦合器、EDFA和泵浦激光中與鉺纖的熔接。穩(wěn)相光纖光纜的特點在于，光在其中傳播時間受外界溫度變化影響很小，甚至沒有影響，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)等對溫度漂移系數(shù)有較高要求的產(chǎn)品。

激光器中常用的特種光纖有摻鐿光纖（YDF）、無源匹配光纖（GDF）和大芯徑傳能光纖。其中，YDF為一種在纖芯中摻雜稀土元素鐿的光纖，主要應(yīng)用于摻鐿光纖放大器和激光器。GDF是用于全光纖一體化設(shè)計的光纖激光器和放大器的理想光纖，用以匹配相應(yīng)的摻鐿光纖。大芯徑傳能光纖可加工成傳能跳線，用于高功率激光的柔性傳輸。

光傳感器用特種光纖主要有抗輻射光纖、耐高溫光纖、旋轉(zhuǎn)光纖、抗彎曲光纖（BI光纖）和特殊多模光纖。其中，抗輻射光纖通過摻雜、波導(dǎo)等設(shè)計，可以使光纖在輻射條件下，減少輻照缺陷，從而降低敷設(shè)所引起的衰減，使光纖在輻射條件下可以正常使用。耐高溫光纖可以在85℃以上的環(huán)境下工作，而普通光纖的耐受溫度一般為-65℃～85℃。旋轉(zhuǎn)光纖又稱扭轉(zhuǎn)光纖、保圓光纖，分為旋轉(zhuǎn)低雙折射光纖和旋轉(zhuǎn)高雙折射光纖，后者抗彎曲、應(yīng)力等外界干擾能力強，用于光纖電流互感用傳感環(huán)的制造。BI光纖，又稱彎曲不敏感光纖，應(yīng)用于水聽器、光纖制導(dǎo)等。

中國廠商仍需努力

特種光纖因其特殊性，應(yīng)用廣泛，是多種重點下游產(chǎn)品的核心元件，目前國內(nèi)已有多家廠商布局相關(guān)產(chǎn)品，市場需求增長較快，但也不可否認(rèn)其市場需求與普通光纖相比，依然存在著較大差距。

據(jù)中國電子元件行業(yè)協(xié)會信息中心推算，2016年中國幾大類特種光纖市場規(guī)模總額不到4億元，到2022年，其國內(nèi)市場規(guī)模將達(dá)到8億元左右。

作為對比，據(jù)英國咨詢機構(gòu)CRU統(tǒng)計，2016年全球光纖需求量達(dá)4.25億芯公里，其中中國市場需求占比達(dá)57%。當(dāng)年光纖價格在100元/芯公里左右，因此推算普通光纖市場規(guī)模約242億元。盡管2018年，中國市場光纖需求量有所下滑，且單價也跌至60元/芯公里左右，但是其總規(guī)模也在百億元級別。

顯然，在市場需求中，特種光纖所占比重不到2%，不過其所應(yīng)用的范圍更寬廣，甚至還涉及很多高精尖科學(xué)領(lǐng)域，因此提升國產(chǎn)光纖的研發(fā)實力有助于提升中國在高精尖領(lǐng)域的國際地位。

可喜的是，國產(chǎn)特種光纖產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展較快，目前已經(jīng)有長飛光纖、烽火通信、亨通光電、武漢睿芯等多家廠商布局特種光纖產(chǎn)業(yè)，基本覆蓋了上述三大領(lǐng)域。不過需要指出的是，中國特種光纖產(chǎn)業(yè)整體實力，與國際特種光纖巨頭相比，仍有較大的發(fā)展空間。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，上述幾大類特種光纖產(chǎn)品在國內(nèi)的整體發(fā)展水平既有共性，又有個性。共性在于，幾大類光纖國內(nèi)廠商基本都有產(chǎn)品覆蓋，甚至部分品類產(chǎn)品的國產(chǎn)化實現(xiàn)了從無到有。

不過，幾大類國產(chǎn)特種光纖產(chǎn)品的發(fā)展水平仍不夠均衡。比如摻稀土元素類特種光纖，國產(chǎn)光纖僅有摻鐿、鉺、銩等幾種元素的光纖產(chǎn)品，但國外廠商除了上述產(chǎn)品之外，還發(fā)布了摻釹、鈥等稀土元素，以及兩種及以上稀土元素共摻的光纖產(chǎn)品。在國內(nèi)市場上，EDF的大部分市場份額仍被外國廠商占據(jù)，國產(chǎn)中低功率YDF已開始量產(chǎn)，正在高功率產(chǎn)品方面奮起直追。

陀螺用PMF因國際禁運，市場被國內(nèi)廠商占據(jù)，器件用PMF已實現(xiàn)小部分國產(chǎn)化，但大部分市場由國外廠商占據(jù)，耦合光纖目前已能全面實現(xiàn)國產(chǎn)化。

抗輻射、耐高溫、旋轉(zhuǎn)、BI光纖等，國產(chǎn)產(chǎn)品已占據(jù)了一定的市場份額，不過在一些特殊領(lǐng)域，比如超高溫領(lǐng)域，國外廠商仍居于主導(dǎo)地位。

未來發(fā)展方向

國產(chǎn)特種光纖當(dāng)前發(fā)展水平不一，中國電子元件行業(yè)協(xié)會在2018年發(fā)布的《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖（2018-2022年）》中指出了五點原因。

一、市場容量小，企業(yè)缺乏產(chǎn)品開發(fā)動力;二、研發(fā)時間較晚，整體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化落后;三、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展滯后;四、關(guān)鍵設(shè)備和原材料尚不能自給;五、國外企業(yè)對特種光纖設(shè)置了較高的技術(shù)壁壘和專利壁壘。

為此，《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖（2018-2022年）》為特種光纖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了發(fā)展目標(biāo)。

一、到2022年實現(xiàn)EDFA用EDF國產(chǎn)化，完全替代進(jìn)口，中低功力光纖激光器用雙包層大模場YDF國產(chǎn)化率達(dá)到50%以上，研制成功激光清洗行業(yè)用平均千瓦級、單脈沖能量達(dá)百mJ量級的超大模場YDF，填補國內(nèi)空白。二、到2022年，國產(chǎn)器件用PMF市場占有率超過50%，國產(chǎn)陀螺用PMF技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。三、研制應(yīng)用于WDM、EDFA系統(tǒng)的耦合光纖，推出商用型低溫度敏感性穩(wěn)相光纖光纜。四、逐漸實現(xiàn)10/130及以上大尺寸無源匹配光纖、耐受功率1000W以上傳能光纖產(chǎn)品量產(chǎn)。五、適用于中高劑量輻照環(huán)境的抗輻射多模50/125光纖全面實現(xiàn)國產(chǎn)化，到2022年實現(xiàn)篩選強度超過100kpsi以上、長期耐受溫度達(dá)到300℃以上國產(chǎn)光纖量產(chǎn)。六、到2022年，適用于光纖電流互感器的旋轉(zhuǎn)高雙折射光纖產(chǎn)品國產(chǎn)化率達(dá)到60%以上。七、大力發(fā)展民用水聽器用BI光纖的研發(fā)，到2022年，國產(chǎn)BI光纖在國產(chǎn)水聽器市場份額占據(jù)80%以上。八、新增相關(guān)領(lǐng)域?qū)＠?00余項。

希望經(jīng)過產(chǎn)業(yè)鏈各方努力，國產(chǎn)特種光纖的產(chǎn)品性能能夠更上一層樓，占據(jù)更多的市場份額。