1、中國是光纖生產(chǎn)和消費第一大國

在大規(guī)模信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求的帶動下，全球光纖通信行業(yè)一直處于高速發(fā)展態(tài)勢，經(jīng)過多年的發(fā)展，我國已經(jīng)成為全球光纖光纜生產(chǎn)和消費的第一大國。在未來10年內(nèi)，中國將成為世界上重要的光纖光纜生產(chǎn)及研發(fā)基地，光纖光纜產(chǎn)量有望達到世界總產(chǎn)量的50%。

2、中國光纖生產(chǎn)“受制于人”

光纖預(yù)制棒是光纖產(chǎn)業(yè)的上游產(chǎn)品，是制造石英系列光纖的核心原材料。但我國在光纖預(yù)制棒的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中存在石英套管不能自給的問題，幾乎全部依靠進口。因此，迫切需要研制開發(fā)出單模光纖預(yù)制棒用石英套管，實現(xiàn)單模光纖用大尺寸石英套管的國產(chǎn)化，解決國內(nèi)光纖行業(yè)的發(fā)展“受制于人”的局面。

在解決大尺寸石英套管國產(chǎn)化的過程中，必不可少要解決所用原料的國產(chǎn)化，尤其是天然高純石英原料的國產(chǎn)化。用天然石英礦生產(chǎn)適合于光纖用高純石英砂，目前只有美國尤尼明公司以其得天獨厚的礦山資源而獨占鰲頭。例如，久智科技的光導(dǎo)纖維管生產(chǎn)線是由國外引進，其所用的原料也是從美國尤尼明公司進口的高純石英砂。

這里我們不禁要問，難道國內(nèi)天然石英砂不能用作通信光纖材料嗎？不能的，下面波濤石英砂廠家的小編來為大家講解一下。

1、光纖用石英砂的特點

光纖用石英原料有合成砂和天然砂之分。合成砂主要以高純四氯化硅為原料，經(jīng)過水解制得高純二氧化硅。這種合成二氧化硅原料的特點就是純度高，其雜質(zhì)元素總含量在2ppm以下，是生產(chǎn)光纖預(yù)制棒重要原料。

由于雜質(zhì)含量高，以天然石英礦為原料生產(chǎn)的石英砂只能用于光纖生產(chǎn)過程中的輔助材料，如預(yù)制棒的把頭等。高檔的天然石英砂也可以用于生產(chǎn)預(yù)制棒的外包管，但對這類天然砂的雜質(zhì)要求非常嚴(yán)格，且對制成外包管的透光性要求也很高。

2、石英光纖的生產(chǎn)工藝

(1)PSOD（等離子固態(tài)外部沉積）工藝

使用高頻感應(yīng)等離子發(fā)生器電離空氣產(chǎn)生的等離子火焰來加熱熔化天然石英砂并沉積到中心管上，沉積結(jié)束后的毛砣經(jīng)過冷加工形成尺寸規(guī)則的中空套管。套管作為外包層，根據(jù)其幾何尺寸設(shè)計匹配合適的芯棒，經(jīng)RIC（套管技術(shù)）工藝處理后，形成大尺寸的光纖預(yù)制棒，再進行拉絲。

為了保證光纖產(chǎn)品的質(zhì)量，PSOD過程中石英砂的熔化質(zhì)量、雜質(zhì)的含量以及石英產(chǎn)品冷加工的精度都非常重要。

(2)合成法

合成法制備石英光纖材料的原理是在氫氧焰條件下將SiCl4水解形成玻璃粉體（soot棒），該反應(yīng)過程會在石英Si-O網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生大量的Si-OH，需要經(jīng)過脫水工藝才能消除OH引起的光信號吸收峰，再經(jīng)過燒結(jié)工藝形成玻璃體。

PSOD使用等離子火的特點是能量集中、溫度高（空氣等離子火焰溫度>5000℃），石英砂在等離子體狀態(tài)下一次熔化成型，粉料的收集率>70%，遠高于合成法。而且電離經(jīng)過純化后的空氣不會產(chǎn)生-OH，羥基含量經(jīng)檢測在10×10-6左右，通過拉絲驗證，能夠完全滿足光纖的低水峰要求。

與合成法相比，PSOD工藝沉積效率高，可直接形成玻璃，省去了燒結(jié)和脫經(jīng)工藝，工藝控制簡單，設(shè)備維護和環(huán)保處理費用低。

3、光纖用石英砂的質(zhì)量要求

選擇光纖用石英砂應(yīng)考慮的主要因素如下：

(1)光衰減性降低的潛力；

(2)折射率的可控制性；

(3)形狀的可控制性；

(4)光纖的化學(xué)穩(wěn)定性和機械強度以及制造成本等。

光纖衰耗的降低有利于各種較長中繼距離傳輸系統(tǒng)的建設(shè)。為了保證光纖的低衰耗，對于光纖用石英砂而言，要求過渡金屬離子的含量低于10-9，但是對于不導(dǎo)光部分的外包層材料，只需保證金屬離子的擴散不會對預(yù)制棒的芯層和內(nèi)包層產(chǎn)生影響。

不同于合成石英套管，PSOD工藝使用天然石英砂作為光纖外包層套管，雖然天然石英砂經(jīng)過多道工藝篩選并去除雜質(zhì)，但是相對合成料10-9級別的雜質(zhì)含量，PSOD工藝原材料的雜質(zhì)含量仍然很高，這就要求從光纖預(yù)制棒和拉絲的各個工藝流程著手，降低外包層雜質(zhì)對光纖各項參數(shù)的影響。

4、中國高純石英砂生產(chǎn)現(xiàn)狀

我國有豐富的優(yōu)良脈石英礦產(chǎn)資源，其石英礦物品位多在99%以上。但由于成礦過程復(fù)雜，僅存的少量雜質(zhì)礦物（或元素）浸染較深，不易與主礦物石英分離，用傳統(tǒng)選礦或提純工藝難以去除。

我國大部分高品位脈石英礦都存在大量的氣液包裹體，這是我國石英礦有別于美國尤尼明礦的主要特征之一。氣液包裹體的存在將對石英砂的提純，尤其是對石英制品的透光性、高溫穩(wěn)定性等使用性能產(chǎn)生不利影響。這也是制約我國高品位石英礦開發(fā)利用的主要因素。