光纤：创新驱动技术飞跃

中电元协光电线缆分会理事长 教授级高级工程师 唐正国

光纤的发明是人类通信史上的一场革命。20世纪60年代中期，华人科学家高锟(出生上海)以无数的实验为基础，首次提出光纤传输的概念。1966年，他和英国科学家霍克曼其同发表论文提出用玻璃纤维作为光传输介质传输信息。他们认为，电可以沿着金属导线远距离传输，光也可以沿着玻璃纤维远距离传输，并当玻璃纤维的损耗减小到20dB/km以下时，就可用于通信。自此产生了光导纤维(简称光纤)的概念，许多国家纷纷投入力量，开始从事这方面的研究。1970年，美国康宁公司首先研制成功世界第一根损耗小于20dB/km的单模石英光纤。1976年，美国成功进行了10km距离44.736Mb/s传输速率的光纤通信系统试验，1977年又开通了两个电话局之间世界第一个商用光纤通信系统，完全证实了高锟等科学家的预言。此后光纤通信在全世界飞速发展，光纤成为今天信息高速公路的路基，成就了今天的互联网时代。为颂扬科学家对人类的杰出贡献，高锟被誉为“光纤之父”。在世界第一根可实用光纤问世的40多年后，高锟等被授予世界诺贝尔物理奖。

产业发展经历4个阶段

我国的光纤研究与世界同步。20世纪70年代初期，我国通信传输领域的科技人员排除各种干扰，克服国外技术封锁的种种困难，自主开发光纤材料、玻璃棒烧棒和拉丝设备、测试仪表、接续工具等，取得了可喜的成果。1977年，我国自行拉出第一根符合实用要求的光纤，首次实现在1KM光纤上传送24路电话的传输试验。1978年，我国科学家用自己烧制的玻璃棒、拉出光纤，制成我国第一根可实用的单模二芯光缆向全国科学大会献礼。正是由于我国科技工作者的努力，缩小了我国在光纤高新技术领域与发达国家的差距，展示了我国自主创新发展光纤产业的辉煌业绩。

我国光纤产业的发展按技术状态大致可分为四个阶段。上世纪70年代初至80年代初为起步阶段。1978年的全国科学大会，把光纤通信列为优先发展的几大高新技术之一。电子部、邮电部、中科院、上海、北京、武汉等部市纷纷成立光通信会战组，取得了多项光纤光缆及光器件的科研成果，全国先后开通了近十个电话中继光纤传输系统试验段。1983年至1987年为第二阶段，光纤开始实用化和产业化。这期间，光纤传输系统正式接入电话网使用，国家主导投入的光纤和光缆生产线项目验收并投产，但产能比较小。1988年至1998年为第三阶段，我国光纤干线网大建设，普及全国主要城市的“八纵八横”光纤干线网建成。项目建设初期，干线网用光缆迷信进口。中期，光缆制造技术日趋成熟，国产光缆替代进口。全国兴建300多家光缆厂，多家民营光纤光缆骨干企业开始崛起，光缆生产能力大幅提高，我国成为光缆制造大国。这期间，光纤拉丝批量生产技术没有突破，形成规模，光纤都依赖进口，市场供求紧俏，价格达到1300元/km。本阶段后期，中外合资光纤光缆制造企业首先突破光纤拉丝生产技术，打破国外光纤巨头的市场垄断，批量供应市场。上世纪末至今为第四阶段，我国完全掌握光纤拉丝技术。2011年底，全国已敷设光纤总量约为4亿芯公里，光纤年容量近1亿公里，约占世界光纤总容量的43%%，光纤年产能约1.3亿公里，光纤预制棒年产约1400吨，可满足国内40%%的需求。同时，我国正成为全球最活跃的光器件市场，约占全球25%%的份额，年增长率约为15%%。2011年度全球光通信最具竞争力企业十强中，中国占3席。我国已成为世界第一光纤消费大国和制造大国。

加快建设技术创新体系

我国光纤产业经过30多年的发展取得了长足的进步，综合产业形式和技术状态，主要面临如下问题：一是产业结构不合理，国内光纤光缆企业主要以光纤成缆、拉丝为主，光纤预制棒等上游原料主要依赖进口。低端产能过剩、高端产能不足。产业结构的不合理增加了产业的不稳定性。在这方面，我们有沉痛的教训。2002年前后，国外向我国倾销光纤，光纤价格从1300元/km跌进100元/km，再加上市场低迷，许多光纤企业亏损严重，我国近30年培育的光纤产业受到重创。二是我国是光纤制造大国，但核心技术仍被外国公司控制。制造光纤的主要原料和气体仍依赖进口，光纤预制棒的60%%以上要进口。在光纤预制棒、光纤、光缆产业链中，按利润分配的比例是7：2：1，而在光纤预制棒中，棒芯与包层的利润比例是4：6。我国光纤的拉丝产业利润微薄。三是技术创新能力不足，缺乏技术话语权。目前国内主要的光纤生产企业有几十家，但有能力生产光纤预制棒的企业并不多。我们采取中外合资方式，掌握了预制棒的制造技术，批量生产能力有所提高，但是，在生产效率、成本控制和制造工艺等均与国际先进水平还有差距，并缺乏标准主导能力与市场引导能力。四是我国的光纤产业主要面向国内，国际市场拓展缓慢。我国光纤产品在国外营销主要依靠价格战争。解决国内光纤光缆的产能过剩，面向海外市场是我们必须解决的问题。

我国信息产业的发展给光纤产业带来了全新的机遇和挑战。国务院发展战略性新兴产业和“宽带中国”、“光纤到户”、“三网融合”、“三G通信”、物联网、智能电网、铁路公路建设、村镇信息化等多个重大信息产业项目，已形成对光纤产业巨大的市场需求。做强我国光纤产业的对策是：1、发挥政府政策引导，行业协会综合协调，加快建设以企业为主体的技术创新体系。2、组建光纤产业联盟，调整优化产业结构，打造企业的核心竞争创新优势，形成差异化竞争的良好市场发展格局，低、中、高等产品均衡良性发展。3、加强自主创新，引进、消化、吸收、再创新，突破光纤产业的发展“瓶颈”，光纤预制棒国产化率达到80%%以上，光器件的国产化率达到50%%以上。4、整合行业科技创新资源、联合科研院所和高等学校的科技创新能力，形成产、学、研、政的国家科技创新主力队伍，使创新的整体能力进入国际先进行列。5、着力提升知识产权、标准、商标等核心竞争力的“软实力”，通过实施知识产权、标准、商标战略，在本行业形成一批核心技术知识产权、力争申请几个原创性知识产权。开展国家和行业标准工作，形成一批国家和行业产品技术标准。6、发展面向绿色环保、低碳经济的应用创新。7、加强产品自主品牌建设，打造世界级国际品牌企业。8、通过工业化和信息化的两化融合，实施光纤产业和战略性新兴产业的共融发展策略，促进发展方式转变，9、创建“国家新型工业化产业示范基地”和加强企业技术中心建设，提升企业自主创新能力。10、加强创新型人才队伍建设，做强我国的光纤光缆及光器件产业。