簡介
光纖預製棒功用
在光纖預製棒完成後，就進入到光纖拉絲的過程。其作法是在無塵室中將光纖預製棒固定在拉絲機頂端，並逐漸加熱至2000攝氏度。光纖預製棒受熱後便逐漸融化並在底部累積液體，待其自然垂下，就形成光纖，這有點兒像我們吃拔絲山藥時拉出糖絲的情景。這裡的關鍵在於均勻加熱、拉制速度的控制等。拉制技術無誤時，拉出的光纖結構會與光纖預製棒的結構相同（只不過是縮小了很多）。塗覆材料也在拉絲機上及時塗敷，以保護光纖免受潮氣、磨損的傷害。有的塗覆材料是通過自然冷卻附在光纖上，有的是用某種光線（紫外線）照射光纖使塗覆材料固化。拉絲的過程中，光纖直徑的測量及控制非常重要。光纖的直徑和結構等質量參數多與拉制速度有關，自動化的測量監控會隨時調節拉絲的速度。生產工藝
光纖預製棒---改進的化學汽相沉積法(MCVD：ModifiedChemicalVapourDepositiON)
---軸向汽相沉積法(VAD：VapourphaseAxialDeposition)
---棒外化學汽相沉積法(OVD：OutsideChemicalVapourDeposition)
---（微波）電漿激活化學汽相沉積法(PCVD：PlasmaactivatedChemicalVapourDeposition)
按照傳統的命名方法，當前光纖技術市場上四種工藝共存，即OVD、VAD、MCVD、PCVD。然而，僅用上述工藝名稱簡單地表示當前的生產工藝已經是很不全面了。當前商業生產光纖預製棒的汽相沉積工藝都已經發展為“兩步法”(Two-stepProcesses)。其中，OVD、MCVD等工藝名稱僅僅表示生產預製棒的第1步，即生產芯棒(Core-rod/PrimaryPreform/InitialPreform)所用的工藝。
在生產芯棒時，不僅要製造芯也必需製造部分包層，這是為了確保光纖的光學質量，隨後，可以把芯棒拉細成很多小芯棒，也可以不拉細，這取決於芯棒的大小。第二步，在芯棒上附加外包層(俗稱外包技術或Overcladding)，製成預製棒，拉絲之前，可以把預製棒拉細也可以不拉細，這取決於預製棒和拉絲爐的大小。
所以，所謂“兩步法”並不局限於兩步，光纖預製棒的光學特性主要取決於芯棒製造技術；光纖預製棒的成本主要取決於外包技術，因此，芯棒製造技術加上外包技術才能全面說明當前光纖預棒製造工藝的特徵。
發展歷史
從20世紀70年代末期開始規模生產光纖以來，對光纖預製棒製造技術的研究和完善改進就從來沒有間斷過。美國AT&T（Lucent）發明了改進的化學汽相沉積法（MCVD，ModifiedChemicalVaporDeposition）工藝後，美國Corning公司隨後開發出了適合光纖大規模生產的管外汽相沉積法（OVD，OutsideVaporDeposition）工藝，其後OVD工藝又有不斷改進，目前已發出第七代工藝，使生產效率和生產成本大幅度降低；而日本NT&T在OVD的基礎上進行改進，推出了汽相軸向沉積法（VAD，VaporAxialDeposition）工藝；法國Alcatel則利用高頻等離子技術開發出了先進的電漿汽相沉積法（APVD，AdvancePlasmaVaporDeposition）預製棒生產工藝；荷蘭Philips則開發了電漿化學（PCVD,PlasmaChemicalVaporDeposition）工藝逼供成功地在生產中加以套用。早期光纖預製棒製造技術採用一步法，1980年初開始用套管法製備光纖預製棒，從而使光纖預製棒製造工藝實現了從一步法到二步法的轉變，即先製造預製棒芯棒，然後在芯棒外採用不同技術製造外包層，增加單根預製棒的可拉絲公里數，以提高生產效率。一般認為，芯棒的製造決定了光纖的傳輸性能，而外包層則決定光纖的製造成本。在芯棒的製造技術中，MCVD和PCVD稱為管內沉積工藝，OVD和VAD屬於外沉積工藝；在外包層工藝中，外沉積技術是指OVD和VAD，外噴技術主要指用等離子噴塗石英砂工藝。現今光纖外包層製造技術包括套管法、阿爾卡特（Alcatel）公司發明的等離子噴塗法（PlasmaSpary）、火焰水解法（SOOT）和美國朗訊科技公司發明的溶膠法－凝膠法（Sol－gel法），其中SOOT法是泛指OVD和VAD等火焰水解外沉積工藝。
MCVD法現採用外沉積技術取代套管法製作大預製棒，形成MCVD外沉積工藝相結合的混合工藝，從而改變了傳統MCVD工藝沉積速度低、幾何尺寸精度差的缺點，降低了生產成本，提高了預製棒的質量。此後，又有一些公司開發了低成本大尺寸的套管工藝，套管制備工藝為Sol－gel和OVD法。
預製棒製備工藝OVD法近二十年來已從單噴燈沉積發展到多噴燈同時沉積，沉積速率成倍增加，並實現一台設備同時沉積多根棒，並且從依次沉積芯包層製成預製棒的一步法發展到二步法，即先製備出大直徑的芯棒，再拉製成小直徑芯棒或不拉細，然後採用外包層技術製備出光纖預製棒，提高了生產效率，降低了生產成本。並且，MCVD法尤其是PCVD法、OVD和VAD法更易精確控制芯棒的徑向折射率分布，因而對於製備多模光纖MMF和非零色散光纖DZDF芯預製棒更有效。
近20年來，光纖預製棒外包層技術已有許多發展，美國CORNING公司首先採用SOOT外包技術代替了套管法套用於工業生產。1990年，阿爾卡特Alcatel等離子噴塗技術及美國朗訊公司開發的Sol－gel外包技術替代了套管技術，因而採用套管法製備光纖預製VAD製造光纖芯棒的生產廠家都採用SOOT外包技術。
MCVD的發展
●最初的MCVD是在一台車床上依次進行包層沉積、芯沉積、熔縮成預製棒，這是典型的“一步法”。目前，阿爾卡特已經將沉積與熔縮分開，在沉積之後，用另一台專用車床熔縮成棒，並用石墨感應爐代替氫氧焰做熱源進行熔縮成棒。
●採用大直徑合成石英管代替天然水晶粉熔製成的小直徑石英管做為襯底管，目前在生產上用的合成石英襯底管外直徑約為40mm，沉積長度1.2~1.5m。
●最重要的是，用各種外沉積技術取代了套管法來製作大預棒，例如用火焰水解外包和等離子外包技術在芯棒上製作外包層，形成了MCVD與外沉積工藝相結合的混合工藝。這此新技術彌補了傳統MCVD工藝沉積速率低、幾何尺寸精度差的缺點，降低了成本、提高了質量、增強了競爭力。
●開發低成本、高質量、大尺寸的套管的製造方法(如溶膠--凝膠法，OVD法)，供套管使用。
VAD工藝的發展
●70年代的VAD工藝，芯和包層同時沉積、同時燒結，號稱預製連續製造工藝。
●80年代的VAD工藝是先做出大直徑芯棒，然後把該大直徑芯棒拉細成多根小芯棒，再用套管法製成預製棒，從“一步法”發展到“二步法”。
●90年代改成用SOOT外包代替套管法製成光纖預製棒。
●90年代以來,使用VAD的生產廠家增多了,除了日本古河、滕倉之外,信越、日立、三菱、昭和等公司從日本NTT獲得了使用VAD工藝生產光纖的許可,並實施了再開發,實現了商業化VAD工藝,朗訊也從住友公司購得了使用VAD工藝的許可,另外還與住友在美國建立了VAD法的合資光纖廠,從而有機會多年觀察VAD光纖生產,此後,朗訊將VAD工藝引進到它的亞特蘭大光纖廠。美國SpecTran公司在購買ENSIGN-BICKFORD公司的資產的同時,也獲得了VAD工藝。順便提一下,SpecTran公司已在1999年末被美國朗訊購併。
OVD工藝的發展
●從單噴燈沉積到多噴機同時沉積,沉積速率成倍提高。
●從一台設備一次沉積一根棒發展到一台設備同時沉積多根棒。
●從依次沉積芯、包層連續製成預製棒的“一步法”發展到“二步法”；即先用陶瓷棒或石墨棒為靶棒,只沉積芯材料(含少量包層)做出大直徑芯棒,經去水燒結後,把該大直徑芯棒拉細成多根小直徑芯棒,再用這些小直徑芯棒為靶棒來沉積包層,製成光纖預製棒,大大提高了生產率、降低了成本。
PCVD工藝的發展
●與MCVD一樣,當前的PCVD工藝也採用了大直徑合成石英管代替天然水晶熔制的石英管做為襯底管。
●荷蘭POF公司已開發了四代PVCD工藝,襯底管內直徑從最初的16mm增大到60mm以年,沉積速率提高到2~3g/min,沉積長度1.2~1.5m。
●目前仍是用套管法製做成大預製棒,但一根套管就重達幾公斤。
●原則上與MCVD一樣,也可形成PCVD與外沉積工藝相結合的混合工藝,但迄今未見報導。
目前，各種技術路線都有生產廠家在採用，所生產的光纖都能夠符合國際標準，在市場上也有一定的競爭力。隨著市場對光纖產品需求的多樣性，就要求生產廠家生產不同性能的、在經濟上具有競爭力的光纖產品滿足這種多樣化的需求。
現在市場上大量使用的普通G.652單模光纖，對於長途幹線則採用G.655光纖，區域網路則採用數據光纖，但並不是任何一種工藝均能最佳化生產所有的光纖品種。就生產G.652光纖而言，芯幫的外沉積技術（DVD、VAD）優於內沉積技術（MCVD、PCVD），外沉積技術主要優勢在於：不用價格很貴的合成石英管，沉積速率、沉積層數不會受到襯低管直徑的限制，特別有利於以高沉積速率製造大型預製棒。此外，外沉積技術還能生產G.652（C）低水峰光纖。就生產G.655光纖而言，芯幫的管內沉積技術（PCVD工藝活MCVD工藝）頗具優勢，與DVD、VAD相比的最大優點是：可精確控制徑向折射率分布（RIP）。而這一優點，特別有利於製造最新一代的通信光纖，例如大有效面積光纖、局部色散平坦的大有效面積光纖、降低色散斜率的直波光纖等等，這些光纖通常都是多包層的負責RIP結構，數據光纖已經新一代的多模光纖的生產，採用PCVD工藝更具競爭力。
我國現狀
光纖預製棒是光纜生產的最“源頭”項目，目前國內光纜生產廠家約200家，大部分靠買進口光纖或光纖預製棒來生產光纜。為了滿足我國光纖、光纜生產廠家對光纖預製棒的需求，更好地促進通信事業的發展，擬合資、合作建立製作光纖預製棒的系統設備，以填補國內生產光纖預製棒系統設備的空白。我國目前實際具有預製棒製造技術和預製棒生產能力的廠家有長飛、烽火、富通和法爾勝等。據統計，2008年全年國內共消耗預製棒1550噸左右，其中國產的預製棒大約為250噸左右，剩下的1300多噸均需要從國外進口，進口比例接近90%。
針對這種被動局面，國內多家主流企業均加快了提高預製棒產量的布局。亨通光電的預製棒項目早在2007年就已開始，目前30噸/年的產能已經投產，公司準備在年內實現100噸/年的產能。分析人士指出，2010年我國光纖光纜企業在預製棒領域將迎來群體突破。
目前，預製棒的主流生產技術分別被康寧、古河、信越和阿爾卡特等國際大廠掌握，形成了高度壟斷和競爭的格局。隨著我國光纖光纜需求的升級，國外預製棒廠家紛紛瞄準中國市場，加緊向中國市場轉移。他們採取與國內企業合資或者獨資的形式，將預製棒項目落戶中國。同時，隨著我國企業技術工藝的不斷成熟，企業之間的競爭實質是價格與規模，企業為降低成本有延長產業鏈、發展預製棒技術的內在需求。
在國內光纖光纜生產企業中，長飛是最早也是目前國內規模最大的預製棒生產商，該公司通過與荷蘭德拉克公司多年的合作，掌握的“PCVD(電漿化學氣沉積)+RIC/ODD(套管)”法制棒技術具有世界領先的技術水平，預製棒產能已經達到500噸/年。富通在鞏固和完善自主光纖預製棒全合成技術的基礎上，積極推進光纖預製棒技術升級和產業化進程。2008年10月，富通與日本住友正式簽約，合作的重點是在杭州富陽投資1.45億美元生產光纖預製棒，計畫於2010年9月投產。烽火擁有多模預製棒的生產能力，通過與藤倉公司合作生產單模預製棒，計畫到2011年、2013年的預製棒產量為175噸、350噸，基本可滿足自身需求。加上亨通、中天科技也在加快推進預製棒項目，可以預見，未來我國將成為預製棒產品的主要生產和消費國。
