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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标题: ( 29 )光纤专题
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat May 10 14:04:29 2003) , 转信

光纤专题(一)
光纤带光缆在接入网络中的应用
通信带宽需求的爆炸性增长使光纤接入网络光纤数目的需求巨增，作为光纤接入网络中
的主干环路，采用普通光缆敷设不仅会占用宝贵的管道资源，而且重新敷设光缆还会造
成光缆采购与线路敷设费用上的浪费。考虑到重复敷设光缆的一次性成本与将来出租光
纤带宽的能力，并避免平行拉入多根光缆以优化已过度拥挤的城市管道系统，必须合理
地将含有数百芯光纤的光缆外径控制在一定范围内以利于光缆的管道敷设，最理想的方
法是使用光纤带的设计。１９９７年以来国家已制订了专门的行业标准推广、管理光纤
带及其光纤带光缆的制造及使用，目前光纤带光缆已普遍应用于中心城市内本地接入网
络环路和重要通信链路中，并不断向中等城市的接入网络发展。
同普通层绞式光缆相比，光纤带及其光缆具有很多更适合接入网络的优点：光纤组织有
序、易于辨别并便于维护；单位截面积光纤密度高，节约了管道资源与敷设费用；光纤
带的处理比单纤更容易、安全，６芯及１２芯结构易于线路分枝、配线和组合；光纤带
可以一次完成接续，节约接续时间与费用；光纤可得到更好的机械保护；松套管Ｚ绞
合形式适合接入网中的中间接入的特点。但是，光纤带及光纤带光缆设计仍是一项具有
相当技术含量的难题，在其制造过程中仍有很多与普通光缆不尽相同的地方。
首先，光纤带的制造水平好坏将直接影响到光纤带光缆的各种性能。光纤带由着色光纤
按照一定色谱排列，经紫外固化树脂包敷而成。紫外固化树脂的固化度、成带工艺的控
制、设备的制造精度、原材料的使用都会对光纤带的制造造成影响。成都中康光缆有限
公司在光纤带成带之前，先对着色光纤进行几何尺寸、翘曲度与传输性能的优选，优选
后的光纤经放线与收线的张力控制与光纤几何排列成带。其中，光纤带中光纤排列的几
何位置与光纤自身几何尺寸、翘曲度都是影响光纤带接续的重要因素，而固化树脂的选
择、固化时间、固化度与光纤带扭转、可分离性、剥离等性能密切相关，较大的固化度
会造成光纤带剥离上的困难，固化度不足会造成散纤和扭转上的缺陷。由于国内几家大
型合资光缆生产厂商采用与国外厂家相同的生产设备、模具和工艺流程，因此光纤带的
各种性能已达到国际同等制造水平，从而达到了较高的市场占有率。图１是采用光纤几
何尺寸精确选用康宁光纤的成都中康光纤带，它具有优于标准要求的几何尺寸。
其次，按照光缆结构来分，光纤带光缆又可分为层绞式结构、中心管式结构、骨架式结
构，目前在光纤通信技术发达的北美和欧洲地区，基本上采用前两种结构，骨架式结构
主要应用在日本。
层绞式结构的优点在于采用松套管和Ｚ绞合，光纤余长稳定，易于线路分枝、配线、
组合及中间接入，缺点是相对光纤外径较大，目前２１６芯的层绞式光纤带光缆能顺利
地敷设在内径２８ｍｍ的子管中，使用１２芯光纤带的２８８芯层绞式带缆已广泛应用
在北京、成都等电信中心城市的３４ｍｍ内径的子管之中；中心管式光纤带光缆具有外
径小、单位截面积光纤密度高、使用原材料少等优点，因此相对价格较低，成为目前制
造量最大的一型产品。其中６芯带结构主要应用于接入网络汇接网的下线或中小型城市
干线环路，最大芯数一般不超过４８芯。１２芯中心管式光纤带光缆是目前市场上用量
最大的应用结构光缆，按目前的技术水平，１２芯结构最大光缆芯数将限制在２１６芯
以内。一旦光纤叠层超过１８时，光纤层叠体将难以保持稳定，因此需要更大芯数的光
纤带成缆。以前提出的２４芯带结构将光纤排列成平衡一排，其中第１２芯与第１３芯
相互直接接触，由于使用带缆熔接机，光纤带尾纤或其他商用光纤带附件，需将２４芯
带分成两个１２芯带就变得困难了。为解决这个问题，成都中康光缆有限公司率先引进
生产先进的组件式２４芯光纤带（如图２），即两条基准的１２芯光纤带由更薄的第二
层紫外固化树脂封装在一起，以产生组件式结构的光纤带，其两个１２芯子单元在端头
能容易、安全地用手分开，并能象"拉链"那样沿光纤带的纵向继续分下去。由于１２芯
子单元是完整封装的，因此保持了原有１２芯光纤带处理、熔接、与标准现场附件匹配
的完整性。这样为客户提供了极大的便利。
使用组件式２４芯光纤带的中心管式光纤带具有结构紧凑、外径小等突出特点。以２８
８芯为例，光缆外径仅１９．３ｍｍ，通过多次现场实际应用表明：该结构光缆能十分
顺利地敷设在内径２８ｍｍ的塑料子管内，光缆、熔接、接头等性能指标及标准附件的
配合都达到客户的要求。
当光缆芯数超过１０００芯时，骨架式或Ｕ型槽式光纤带光缆由于大结构的紧凑性，可
操作性会具有一定优势。基于对光纤到户的超前发展，日本发展了超大芯数骨架式带缆
并将该技术转移至国内。事实上，由于目前光缆芯数尚无需超大，而且骨架式结构要解
决的技术难点远远多于其它两种形式，欧美仅进行了相关的技术研究，日本也因所需投
入的资金过于巨大以致实施的实际数目有限。
再次，光纤接续准备时间与光缆类型直接相关。研究表明，采用中心管式光纤带光缆设
计与其他设计，诸如松套管或光纤束光缆具有最短的准备时间。对于相同芯数的光纤带
光缆，光纤带芯数小易于分支，接续时返工率低，但接续工作量大；光纤带芯数大返工
率相对较高，但对于几何尺寸控制精确的大芯数光纤带，其接续速度快、接续质（下转
第２７页）（上接第２９页）量和返工率与小芯数光纤带相差甚小。大芯数光缆由于
芯数的增大，光缆外径也相应增大，采用小芯数光纤带的光缆直径则比相应的大光纤带
芯数的光缆外径大，有时这会给施工带来困难。基于以上原因，在光纤带芯数选择时，
我们建议当光缆芯数小于２１６芯时，优先选用１２芯带中心管式结构，当光缆芯数在
２１６～２８８芯时，选用１２芯带层绞式结构或２４芯带中心管式光纤带光缆。当光
缆芯数大于２８８芯时，选用小外径中心管式光纤带光缆既经济又可满足在现有管道的
敷设安装。
同普通光缆一样，除良好的光学性能外，光纤带光缆还要具有良好的力学性能及耐环境
特性。考虑到我国管道浸水等因素，建议光纤带光缆均应采取挡潮层设计，即松套管内
外填充油膏或其它阻水材料以达到阻水的要求，更好保护光纤寿命和光学性能长期稳定
。良好的光纤及光纤带尺寸可保证施工接续的质量。在进局或特殊需要阻燃的场合下，
应采用无卤阻燃聚烯烃护套料的阻燃光纤带光缆及非金属结构以防治电磁影响、雷电或
电力线路的伤害。表１是成都中康光缆有限公司光纤带光缆机械与环境性能试验结果。
随着牛疲模练大技术和密集波分复用技术成熟，非零色散光纤已得到大量应用，因
此在接入网络中采用波分复用传输已有市场需求。而最有可能首先实现光纤全光网应用
的区域也是使用祝模图际醯城域网或本地网主干结构。因此应考虑所需主干环的大小
、技术要求、成本及设计目标来确定使用普通Ｇ．６５２光纤、正色散Ｇ．６５５光纤
或最新的负色散Ｇ．６５５光纤的光纤带光缆。最新的资料表明国外已有大量城域网工
程已在使用Ｇ．６５５光纤带光缆，而且发展趋势不断增长。新的Ｇ．６５５光纤由于
光纤的特殊设计在光纤带制作上会采用不同的工艺参数。在我国，中康光缆有限公司早
已致力于Ｇ．６５５光纤带及其光缆的研究，并已按照客户要求成功地制造、交付及熔
接采用蹋ＡＦ光纤的大芯数光纤带光缆。
综上所述，光纤带光缆适用于接入网络尤其是接入网主干环路网络，采用光纤带光缆的
接入网络更容易规划，并能节约大量的线路敷设时间与费用。光纤的选择、光纤带及其
光缆的设计与制造水平会直接影响接入网络的传输性能。国际先进产品的２４芯光纤带
带缆、Ｇ．６５５光纤带光
光纤专题（三）
跨入21世纪的国内外光纤产业
世纪之交，国际光纤生产与市场方面出现了一些值得关注的最新动态，主要有：从１９
９９年以来，光纤需求急剧增加，增加幅度之大远超出最乐观的预测，光纤生产能力明
显不足，造成了最近的世界范围的光纤短缺，并由此引发了遍及世界的大规模扩产行动
；随着光纤通信技术的发展，人们追求性能／价格比最优化的解决方案，打破了Ｇ．６
５２光纤包打天下的传统格局，不断地有适应各种用途的新型产品进入光纤市场；光纤
预制棒制造工艺发生了飞跃式变革，仅用ＯＶＤ、ＶＡＤ、ＭＣＶＤ、ＰＣＶＤ等工艺
名称简单的表示当前的生产工艺已经很不全面了。当前商业生产光纤预制棒的汽相沉积
工艺已经发展为包含芯棒工序和外包层工序的"两步法"；为了适应市场的多品种光纤需
求，也为了增强光纤生产企业的竞争力，一些主要的光纤生产企业力图掌握多种制造预
制棒的工艺，尤其是芯棒制造工艺；由于光纤光缆越来越多地取代通信电缆，一些通信
电缆企业将转向生产光纤光缆；全球光纤生产企业有６０多家，几乎所有的厂家都在进
行新一轮的扩产，新涉足光纤生产的企业不断建立。为增强竞争力，一些公司之间进行
的强强联合或兼并形成优势互补的活动频频发生。
总之，无论在深度和广度方面，国际光纤市场将呈现竞争更加开放的局面。这些都将对
光纤通信在下世纪的发展产生重要作用。
一、空前增长的市场需求引发光纤短缺
在１９９８年发生的全球局部经济危机、一些大型通信公司的分解式重组等方面都影响
了当年光纤光缆的需求和应用，使国际光纤市场表现出生产能力过剩、供大于求的现象
，造成光纤价格急剧下降，常规单模光纤（ＣＳＭＦ）的价格曾跌至每公里３０美元以
下。然而，１９９９年以来，带宽需求的爆炸性增加，通信公司数量激增，促使通信网
络迅速膨胀。全球已形成光纤光缆大发展的良好气候，尤其是因特网对带宽的需求推动
了光纤应用。
这种出乎意料的需求增长造成了最近世界范围内的光纤短缺。相对１９９８年，１９９
９年全世界对光纤的需求增长了３８％，对非零色散光纤（ＮＺＤＳＦ）的需求增长了
１５９％。根据美国耍Ｉ公司的数据，每生产１公里非零色散光纤的制造能力可生产
１．５公里常规单模光纤，所以，危冢模樱频男求和产量的大幅度急剧增加影响了Ｃ
樱停频生产。一向出口茫樱停频北美也不得不进口樱Ｆ，以满足其成缆需求。
这也是造成１９９９年以来的光纤短缺的原因之一。
据美国耍Ｉ公司的分析，１９９９～２００４年，全世界光纤需求量将持续猛烈增长
，综合年增长率高达３０％；２０００年，全世界对光纤的需求量相对１９９９年的光
纤需求增长率接近４０％。预计２００１年的光纤供应将仍然偏紧，光纤预制棒同样紧
缺，这对于本身没有光纤生产能力的光缆企业和靠买预制棒拉丝生产光纤的企业发展造
成了不小的威胁。
二、遍及世界的扩产活动
目前，光纤短缺使大多数光纤生产厂家进行了大规模扩产。其中包括位居世界前３名的
康宁、朗讯和阿尔卡特。２０００年，康宁公司进行了３次扩产，包括位于北卡州的Ｗ
ｉｌｍｉｎｇｔｏｎ厂、Ｃｏｎｃｏｒｄ厂、位于澳大利亚的ＮｏｂｌｅＰａｒｋ厂、
位于英国北威尔士的Ｄｅｅｓｉｄｅ光纤厂和包括对Ｃｏｎｃｏｒｄ厂的进一步扩产和
新建一个光纤厂，总投资超过１２亿美元，其总目标是使康宁系列的光纤产量占全球市
场的１／２，康宁公司的高级官员称，该公司２０００年宣布的一系列扩产包括新建光
纤厂计划，是为了使其光纤生产能力的发展速度与市场需求的增长速率一致；美国朗讯
也在２０００年连续两次发布扩产计划。据报道，今后２年，将使其光纤光缆产量增加
６０％。这次美国朗讯在全球范围内扩产总投资超过１０亿美元，其中包括对其在中国
的光纤光缆企业的扩产，如上海朗讯。９月初，美国朗讯又发布了关于扩大特种光纤制
造能力的计划，其中包括对在美国和丹麦的光纤厂扩产，投资１．１９亿美元；法国阿
尔卡特公司宣布的扩产计划最为宏大，计划在２年内使其光纤制造能力扩大３倍。这次
投资扩产主要集中于其位于欧洲和美国的光纤厂。最近，又与我国深圳特发公司合资在
中国建立了新的光纤生产厂。
据悉，日本的藤仓公司正在扩大光纤生产规模。扩产完成之后，该公司的生产规模将是
世界第二、日本第一；日本信越等公司也在２０００年宣布，将在某鹿岛建设一个生
产预制棒的新厂，总投资３００亿日元，年生产能力（折合光纤）１２００万公里，与
该公司原有的群马县预制棒厂年生产能力持平。该公司也计划将其生产能力扩大２～３
倍。
这次国际性大规模扩产，不单纯是扩大厂房、增加设备和人力，还包括联合与兼并以及
技术升级。美国康宁公司自１９９９年以来，逐步收购了其合资伙伴在西康、澳康、英
康所持有的股权，使上述合资公司成为康宁的全资子公司，２０００年，康宁公司以１
４０多亿美元的价位完成了对著名的西门子公司在全世界的光纤光缆企业的并购，立即
成为光缆巨头。朗讯公司也在１９９９年完成了对著名的美国ＳｐｅｃＴｒａｎ公司的
并购，此举大大增强了美国朗讯在特种光纤、多模光纤方面的竞争力。
由于国际市场对非零色散光纤和高性能多模光纤的需求急剧增长，而制造这类折射率分
布比较复杂的光纤／预制棒技术难度大，成品率低，这也是ＮＺＤＳＦ、ＭＭＦ价格比
常规单模光纤高２倍的原因之一。在制造ＮＺＤＳＦ、ＭＭＦ芯棒方面，管内化学汽相
沉积工艺（ＭＣＶＤ、ＰＣＶＤ）与外部化学汽相沉积工艺（ＯＶＤ、ＶＡＤ）相比具
有一定优势，因此，８０年代曾经放弃了ＭＣＶＤ工艺的一些拥有外部化学汽相沉积工
艺的厂家，如美国康宁和日本各公司，将重新装备管内化学汽相沉积工艺。据报道，１
９９９年，日本藤仓已经与荷模ＡＫＡ公司合资在日本建立了采用荷兰ＰＯＦ的
校ＶＤ工艺制造预制棒的光顺А
以上国际范的大规模扩产和技升级，带动了光设备制造业和原材料制造业的发
，某些原材料也可能暂时短缺。由于使用管内化学汽相沉积预制棒工艺的厂增多，
杂诤铣墒 ＡС 底管和套管的需求量相应增加，目前能够大批量供应合成石英玻璃管
的厂家就是德国赫劳斯Ｈｅｒａｅｕｓ　一家，由于生产能力有限，目前也在扩产。
这对于主要采用管内化学汽相沉积预制棒工艺的厂家是致命威胁。尤其是对新建立的光
纤生产厂是否能按期投产有着严重影响。
三、近期生产与需求状况
１９９６年前后，国际市场上曾经发生过一次光纤短缺，随后也进行了扩产。当时，Ｋ
ＭＩ公司曾经预测，在２００１年可能再次发生光纤短缺，这次短缺真的提前到来了。
据耍Ｉ公司统计，在１９９６～２０００年期间，全世界共投资４９亿美元用于扩产
，其中１／２以上（超过２５亿美元）是２０００年宣布的。耍停晒计，这将使世界
光纤生产能力增加７０％，即从１９９９年的７７００万公里增加到２００１年的１５
２００万公里。从而，可在２００２年产生足够的能力，缓和光纤短缺。为了使生产能
力满足２００３～２００４的需求，还需再投３７亿美元用于扩产，以使这２年的生产
能力分别达到２５１００万公里和３０３００万公里。２００４年的世界光纤生产能力
将是１９９９年的４倍。表１列出耍停晒兰频模保９９～２００４年的世界光纤生产
能力与成缆需求光纤量，由于光纤在成缆过程中必然会有损失，耍停晒计，ＣＳＭＦ
成缆过程中的光纤损失量约１０％；多模光纤（ＭＭＦ）成缆过程中的光纤损失量约８
％。因此，表中的成缆光纤年需求量数据应当再加１０％，就是光纤实际需求量。表１
给出了１９９６～２００４年全球光纤生产能力与成缆需求状况。
另外，为了应付季节性的、未预计的需求，以免过于延迟发货造成短缺现象，生产能力
应当比实际需求大１０％，所以，只有光纤生产能力是成缆需求光纤量的１．２倍，才
能真正达到供需平衡。这样，２００３～２００４的光纤生产能力还应有扩大１０％的
空间。
四、全球光纤生产格局
目前，世界最大的光纤厂家是美国康宁公司，１９９９年共销售光纤２５００～３００
０万公里，２０００年生产了３２００～３５００万公里，目前正斥巨资扩大其光纤产
量。其次是法国阿尔卡特和美国朗讯公司，分别年产光纤１０００～１５００万公里。
另外，日本住友、藤仓、古河、欧洲比瑞利、韩国三星、荷兰德拉克等属第三档次的大
光纤厂，各年产光纤２００～５００万公里。日本信越公司只生产预制棒，不拉丝。几
个买预制棒拉丝的光纤厂１９９９年生产的光纤已占世界光纤总产量的１０％。世界８
大集团公司占世界光纤总产量的９０％。表２列出世界主要光纤生产厂家２０００年的
光纤产量，我国的武汉长飞和上海朗讯已进入世界光纤生产厂家前２０名。
据美国ＥｌｅｃｔｒｏｎｉＣａｓｔ公司的统计与预测，自１９９７年到２００２年，
美、日、中三国的光纤光缆需求量合计将占全球市场需求量的５３％～６０％。目前，
中国光纤需求量占世界第三。表３列出美、日、中三国１９９７和２００２年的光纤光
缆需求量和占全球市场需求量的份额。
五、中国大陆的光纤产业与市场
１．光纤需求形势
中国在通信网络建设中应用光纤光缆是从第六个五年计划（"六五"）期间开始的。此后
，中国信息产业高速发展，光纤市场平均年增长率高达２０％～３０％。目前，我国光
缆总敷设量约为１２０～１５０万皮长公里，已敷设光纤总数达２０００多万芯公里。
据有关部门的不完全统计，到１９９９年，国内已有光缆厂１７０多家，总生产能力超
过１３００万芯公里。在光纤通信大发展的形势下，大有用武之地。但是，由于受国际
市场光纤短缺的影响，很多光缆厂买不到光纤，许多设备闲置。这说明了我国光纤产业
的发展空间是很大的。随着光纤生产的发展，必将为光缆的发展创造条件。
中国即将加入世界贸易组织（ＷＴＯ）、通信业的改革开放、西部大开发、计算机和因
特网的发展使用户对带宽的需求剧增等项因素对中国的光纤光缆市场将发生积极影响。
在"十五"规划中，信息产业被放在重要位置。信息产业部吴部长发表讲话指出，要以信
息化带动工业化，今后５年，中国信息产业仍将以高于２０％的速度增长。据专家预测
：在今后的１０年（２００１～２０１０）间，我国对光纤光缆的需求量将急剧增加。
２．中国光纤市场需求量预测
中国光纤光缆需求量已占世界第三位，２００２年前后，我国光纤光缆需求量占全球市
场需求量１１％～１２％的份额。根据表１中耍Ｉ公司预测的全球光纤需求量，可计
算出近期中国市场的光纤需求量，计算中，中国市场的份额取１０％，结果如表４所示
，年增长率２０％左右。
３．中国光纤生产状况
中国从２０世纪８０年代初期开始引进光纤制造设备，但因地区分散，未能形成规模。
以后，建成了几个较大规模的合资光纤生产企业，光纤产业初步形成了规模。２０００
年，具有年产量２０万公里以上规模的光纤生产厂家达到８家。国产光纤实际生产能力
接近７００万公里／年。除武汉长飞公司之外，其它主要厂家大都靠进口预制棒拉丝来
生产光纤。
在１９９７年之前，中国所用的光纤中，８０％以上靠进口。目前，国产光纤已经占据
国内市场的５０％左右。显然，国产光纤在国内市场上仍有很大的发展余地。
４．国内光纤产业近期内将要大发展
２００１年后，我国已经计划再建几个上规模的光纤生产厂家，已经建立的光纤生产厂
家将逐步扩大其生产规模。如武汉长飞，计划从目前的２５０万公里年生产能力逐步扩
大到１０００万公里以上；上海朗讯，计划从目前的２００万公里年生产能力逐步扩大
到６００万公里；烽火通信的多模光纤扩产计划已经实施，生产规模将扩大５～１０倍
。预计到２００４年，新建厂与扩产项目基本完成之后，我国的光纤年产量将是２００
０年的３～４倍（参见表５）。该产量与表５所示的中国市场对光纤的年需求量基本一
致。
我国的光纤需求量达世界第三，今后的１０年期间，我国对光纤光缆的需求量将急剧增
加。２０００年以后，中国对光纤的年需求量将达到１０００万公里以上。新世纪之初
的世界性光纤供应短缺和中国市场对光纤需求的剧增，使中国的光纤生产面临蓬勃发展
的大好机遇。目前，国产光纤实际生产能力接近７００万公里。预计到２００４年，新
建厂与扩产项目基本完成之后，我国的光纤年产量将是２０００年的４～５倍。国外各
大公司看好我国的市场，我国的光纤光缆工业面临着在国内市场上的世界性竞争。无庸
讳言，缺乏有中国自主知识产权的先进的光纤预制棒制造技术仍是我国光纤产业发展中
必须抓紧解决的重大问题，否则，我们在竞争中就会长期处于不利地位。
总之，国内外光纤产业以大步伐、跨越式发展的姿态进入了新世纪。需求与生产的同步
发展，将创造出无比繁荣的光纤市场。

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※ 来源:．哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.229.86]

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