1  立項(xiàng)重大意義

經(jīng)過(guò) 3 年持續(xù)的跨越式發(fā)展，我國(guó)已確立為世界光纖光纜制造大國(guó)的地位，2009 年世界光纜的總產(chǎn)量是 1.72 億芯千米，僅中國(guó)光纜的產(chǎn)量就達(dá) 9 000 萬(wàn)芯千米，占世界總產(chǎn)量的 52%，并且產(chǎn)能仍在不斷擴(kuò)大中。

在光纖光纜產(chǎn)業(yè)鏈中，原材料光纖預(yù)制棒、光纖、光纜的利潤(rùn)之比大約是 7:2:1，但我國(guó)生產(chǎn)的光纖光纜中有 80%左右的光纖預(yù)制棒是從國(guó)外進(jìn)口的，即靠買棒拉絲，國(guó)外光纖預(yù)制棒廠商不僅拿走了我國(guó)光纖光纜產(chǎn)業(yè)的 70%利潤(rùn)，而且還控制了光纖預(yù)制棒的價(jià)格，巨額的光纖預(yù)制棒利潤(rùn)被外國(guó)公司賺取。我國(guó)依靠買棒拉絲，光纖預(yù)制棒價(jià)格昂貴，難以降低光纖生產(chǎn)成本，況且光纖價(jià)格低迷，致使光纖光纜的利潤(rùn)空間極小。顯然，加快光纖預(yù)制棒國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程是解決我國(guó)光纖光纜產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的“瓶頸”和“短板” ，直接關(guān)系到我國(guó)光纖光纜產(chǎn)業(yè)的生存發(fā)展。因此，圍繞我國(guó)信息通訊產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)光纖及原材料的強(qiáng)勁需求以及光纖及原材料產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的自身需求，通過(guò)光纖預(yù)制棒、光纖預(yù)制棒制造關(guān)鍵裝備以及配套原材料等技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步提升光纖預(yù)制棒制造關(guān)鍵工藝技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備、 配套原材料技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)勢(shì)在必行。 

2  光纖預(yù)制棒技術(shù)產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)內(nèi)容及目標(biāo)

2.1  大尺寸低成本光纖預(yù)制棒規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)攻關(guān)研究

全合成工藝是世界上目前最具有競(jìng)爭(zhēng)力的工藝， 可以直接從原材料開(kāi)始合成大尺寸的光纖預(yù)制棒，具有生產(chǎn)效率最高、速度最快、生產(chǎn)工藝最穩(wěn)定、成本低、易于實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化等優(yōu)點(diǎn)。其工藝流程為：采用 VAD 技術(shù)沉積芯棒松散體后，將芯棒松散體燒結(jié)得到實(shí)心的芯棒；將芯棒延伸到特定的尺寸后， 采用 OVD技術(shù)在芯棒外面沉積包層松散體， 再將包層松散體燒結(jié)得到光纖預(yù)制棒。 

（1） 規(guī)?；a(chǎn)后沉積的穩(wěn)定性技術(shù)

采用多層火焰進(jìn)行芯棒沉積，不僅能夠提高原料利用率同時(shí)可以大大提高沉積速度。可以在降低成本的同時(shí)提高生產(chǎn)效率。控制好噴燈中每層氣體的流量、壓力和溫度的穩(wěn)定性對(duì)于預(yù)制棒組分和幾何尺寸的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

（2） 大尺寸光纖預(yù)制棒玻璃化技術(shù)

玻璃化是光纖預(yù)制棒制造中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，玻璃化過(guò)程對(duì)光纖預(yù)制棒的氣泡、應(yīng)力和外型尺寸精度都有巨大的影響。當(dāng)光纖預(yù)制棒的外徑大于 120 mm 時(shí)，普通的玻璃化方式就無(wú)法滿足工藝的要求，必須采用真空燒結(jié)的方式。

（3）大尺寸光纖預(yù)制棒的高效延伸技術(shù)

在光纖預(yù)制棒的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)芯棒表面沉積包層之前，需要對(duì)芯棒進(jìn)行延伸以使其達(dá)到一定的尺寸和精度的要求。芯棒尺寸的增加，一方面提高了芯棒的沉積效率，另一方面也使其延伸更加困難，而其延伸的速度和精度直接關(guān)系到規(guī)模生產(chǎn)的速度和產(chǎn)品的整體品質(zhì)，因此也是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)中關(guān)鍵的內(nèi)容之一。

（4）攻關(guān)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)全合成光纖預(yù)制棒芯棒沉積速度不低于 13 g/min，包層沉積速度不低于 100 g/min，預(yù)制棒外徑不小于 150 mm。

2.2  高速率低成本的光纖預(yù)制棒制造裝備技術(shù)

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化除了完善的工藝流程還必須有設(shè)備的支撐，設(shè)備制造是工藝開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的載體，也是規(guī)模生產(chǎn)的手段，而工藝創(chuàng)新又是新產(chǎn)品生產(chǎn)的需求，工藝的更新需要設(shè)備的換代。為了能夠順利推進(jìn)光纖預(yù)制棒的產(chǎn)業(yè)化，光纖預(yù)制棒主要生產(chǎn)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化就成為了亟待解決的關(guān)鍵性問(wèn)題。

（1）高速率包層沉積設(shè)備

預(yù)制棒包層制造采用 OVD 方法沉積速度快，生產(chǎn)效率高，成本較低，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有 OVD 設(shè)備的反應(yīng)腔、 噴燈結(jié)構(gòu)布局、 排氣方式等部件進(jìn)行改造升級(jí)， 使其適合于高速率制造大型光纖預(yù)制棒。 

（2）大尺寸預(yù)制棒縱向延伸設(shè)備
預(yù)制棒芯棒延伸是大尺寸預(yù)制棒制造過(guò)程中的重要一環(huán)， 預(yù)制棒玻璃化以后經(jīng)過(guò)加熱爐加熱到玻璃軟化溫度，然后，拉伸預(yù)制棒，以便收縮其軟化區(qū)域的直徑，獲得預(yù)期的預(yù)制棒直徑。小中國(guó)光線纜及光器件行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要

尺寸的預(yù)制棒延伸可采用橫向延伸， 但對(duì)于大尺寸的預(yù)制棒在延伸過(guò)程中軟化區(qū)域由于重力作用會(huì)產(chǎn)生下垂，而縱向延伸很好的解決了這一問(wèn)題。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的電阻爐結(jié)構(gòu)、預(yù)制棒裝夾裝置、 爐體和上下夾具的運(yùn)行機(jī)構(gòu)等主要部件進(jìn)行改進(jìn)， 同時(shí)對(duì)預(yù)制棒實(shí)施預(yù)掃描和 PID 控制方式，更好地實(shí)現(xiàn)預(yù)制棒外徑的精密控制。

（3）機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)

預(yù)制棒尺寸增大后，其重量由原先的十幾公斤增加到幾十甚至幾百公斤，原先的許多人力工作必須改變，如取棒、搬運(yùn)等工作必須進(jìn)行機(jī)械化和自動(dòng)化改造。

（4）攻關(guān)目標(biāo)

開(kāi)發(fā)出能滿足外徑尺寸不小于 150 mm、長(zhǎng)度不小于 1 500 mm的光纖預(yù)制棒包層沉積設(shè)備，沉積速率不低于 100 g/min；開(kāi)發(fā)出能滿足外徑尺寸不小于 75 mm，有效長(zhǎng)度不低于700 mm的芯棒縱向延伸設(shè)備，延伸后芯棒標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于0.2 mm，跳動(dòng)/彎曲不大于0.8 mm。

.2.3 光纖預(yù)制棒原料國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)研究

光纖預(yù)制棒和光纖原材料雖然實(shí)現(xiàn)了部分國(guó)產(chǎn)化，但一些重要的原材料如 SiCl4、G e C l4等還主要依賴進(jìn)口。實(shí)現(xiàn)光纖預(yù)制棒原料的國(guó)產(chǎn)化，可以降低預(yù)制棒生產(chǎn)成本，徹底擺脫受制于人的局勢(shì)，進(jìn)一步提高國(guó)內(nèi)光纖產(chǎn)業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。

（1）相關(guān)技術(shù)

高純度SiCl4是生產(chǎn)光纖預(yù)制棒的主要材料，其質(zhì)量和成本直接影響光纖預(yù)制棒的品質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)力。制備高純 SiCl4 的工藝技術(shù)是把多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物 SiCl4 經(jīng)過(guò)二級(jí)精餾和全循環(huán)“充裝管閥系統(tǒng)”提純?yōu)楣饫w用的高純 SiCl4。其關(guān)鍵技術(shù)包括精餾純化技術(shù)、分析檢測(cè)技術(shù)、充罐包裝技術(shù)、綜合利用及環(huán)保技術(shù)及大容量耐腐蝕貯運(yùn)罐制造技術(shù)。

（2）生產(chǎn)過(guò)程

高純度GeCl4作為芯棒的組分之一，其雜質(zhì)含量的高低將直接影響到光纖的損耗特性。光纖用GeCl4 的生產(chǎn)過(guò)程主要由粗 GeCl4的生產(chǎn)、粗 GeCl4的初步提純、深度提純和灌裝等組成。其關(guān)鍵技術(shù)包括生產(chǎn)系統(tǒng)管道化、生產(chǎn)過(guò)程中工藝參數(shù)的自動(dòng)控制、產(chǎn)品的在線檢驗(yàn)和在線灌裝及容器的清洗技術(shù)。

（3）攻關(guān)目標(biāo)

SiCl4 中的金屬雜質(zhì)含量小于 0.8 ppm，GeCl4 中的金屬雜質(zhì)含量小于 1.0 ppm，形成規(guī)?；a(chǎn)。

3  技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景

3.1  技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析

（1）技術(shù)效益分析

通過(guò)本計(jì)劃的實(shí)施，我國(guó)光纖及原材料的自主開(kāi)發(fā)能力大大提高，對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家的依賴性將明顯降低，同時(shí)原材料國(guó)產(chǎn)化程度的提高，有利于降低生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，行業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力將顯著提高。

（2）經(jīng)濟(jì)效益分析

① 通過(guò)大尺寸低水峰光纖、光纖預(yù)制棒的開(kāi)發(fā)，使國(guó)內(nèi)光纖和光纖預(yù)制棒形成系列化、規(guī)?；a(chǎn)，提高國(guó)內(nèi)光纖用預(yù)制棒制備能力，達(dá)到 2 500 萬(wàn)千米/年、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到 25%以上，新增產(chǎn)值達(dá)到 10 億元以上，并通過(guò)替代進(jìn)口產(chǎn)品，拉動(dòng) 4 億元以上的原材料市場(chǎng)，為我國(guó)光纖及通訊產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展解決后顧之憂。

② 開(kāi)發(fā)光纖預(yù)制棒關(guān)鍵設(shè)備，設(shè)備價(jià)格將低于進(jìn)口設(shè)備的 1/3 左右，為設(shè)備的更新?lián)Q代奠定了基礎(chǔ)。

③ 原材料價(jià)格將與進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格相比降低 20%左右，有利于光纖和預(yù)制棒制造成本的降低。形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）社會(huì)效益分析

本專項(xiàng)以光纖及原材料制備技術(shù)為主要攻關(guān)任務(wù)，研究開(kāi)發(fā)國(guó)際上新技術(shù)、新工藝，達(dá)到國(guó)際上先進(jìn)制棒拉絲工藝技術(shù)水平，提高在國(guó)際市場(chǎng)上的地位和競(jìng)爭(zhēng)力。從產(chǎn)業(yè)鏈著手降低光纖、光纖預(yù)制棒的制造成本、提高生產(chǎn)效率，縮短與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，進(jìn)一步提高產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和行業(yè)地位。

通過(guò)工藝創(chuàng)新、設(shè)備研制和原材料國(guó)產(chǎn)化，限制或減少了發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我國(guó)光纖市場(chǎng)的沖擊；培養(yǎng)和鞏固了我國(guó)的人才技術(shù)隊(duì)伍，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

3.2  推廣應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化前景

光纖及原材料制備技術(shù)項(xiàng)目實(shí)施，將會(huì)提升材料制備的技術(shù)水平，提高在國(guó)內(nèi)光纖行業(yè)的配套能力，并拓展在微電子和光電子領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.3  項(xiàng)目實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)分析

（1）技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

考慮到國(guó)內(nèi)原材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)薄弱的現(xiàn)狀，加大了對(duì)原材料和裝備制備技術(shù)的科技攻關(guān)，以企業(yè)為主體，產(chǎn)、學(xué)、研、用緊密結(jié)合，降低了項(xiàng)目的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

（2）產(chǎn)業(yè)政策風(fēng)險(xiǎn)

光纖及原材料是列入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中基礎(chǔ)原材料的優(yōu)先主題的重要內(nèi)容，本專項(xiàng)不存在產(chǎn)業(yè)政策風(fēng)險(xiǎn)。 

（3）市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)

從近年來(lái)光纖光纜的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)看，一方面，光纖通信在城域網(wǎng)建設(shè)以及長(zhǎng)途傳輸中的作用進(jìn)一步增強(qiáng)，國(guó)際通信對(duì)光纖光纜的依賴程度也進(jìn)一步增加；另一方面，光纖到戶作為寬帶接入發(fā)展的最高目標(biāo)，近幾年在全球發(fā)展迅速；此外，特種光纖是眾多光器件的核心，在軍事、醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,光纖在不同的應(yīng)用領(lǐng)域都顯示出良好的發(fā)展前景。同時(shí)，近年來(lái)由于市場(chǎng)的拉動(dòng)， 光纖需求量的增加和價(jià)格的一定回升為光纖產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)迎來(lái)一個(gè)利好的市場(chǎng)發(fā)展時(shí)機(jī)。

（4）資金籌集風(fēng)險(xiǎn)

目前行業(yè)排名靠前的企業(yè)具有很強(qiáng)的融資、銀行貸款能力，本專項(xiàng)所需自籌資金有保障。

（5）人才風(fēng)險(xiǎn) 

目前行業(yè)擁有一支敬業(yè)的高素質(zhì)的科技人才隊(duì)伍， 在前幾年海外市場(chǎng)低迷時(shí)期我國(guó)也引進(jìn)了一些高技術(shù)人才。通過(guò)“十五” 、 “十一五”科技攻關(guān)項(xiàng)目實(shí)施又培養(yǎng)了一批專業(yè)人才，因此本專項(xiàng)所面臨的人才風(fēng)險(xiǎn)小。

綜上所述，本專項(xiàng)圍繞光纖原材料產(chǎn)業(yè)鏈的制備技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)是可行的。