石英材料：百亿光纤市场的“硬核”支撑

在当今电子信息技术飞速发展的时代，通信设备面临着前所未有的高要求挑战。而光纤光缆作为信息通信传输的关键载体，以及数字经济信息底座的基石之一，其重要性不言而喻。相较于其他通信材料，低羟基石英光纤凭借其传输距离远、速度快、信号损耗率低以及不受电磁信号干扰等显著优势，成为了满足信息快速发送与接收需求的不二之选，进而确立了其在通信光纤领域的主流地位。其中，光纤预制棒更是光纤光缆产业链中附加值极高且至关重要的环节。

光纤用石英材料的工艺奥秘

光纤用石英玻璃主要分为石英材料与石英制品。石英材料又可细分为天然石英材料（包含主材和辅材）以及合成石英材料（主材）；石英制品一般指天然石英制品，主要用作辅材。光纤用石英材料（管棒材）的制备工艺主要分为天然石英工艺和CVD合成石英工艺。天然石英工艺包括PSOD、气炼、电熔、连熔等，其中PSOD是主材的主流工艺（也可应用于辅材），气炼和连熔是辅材的主流工艺（但进气管主流工艺是PSOD）。CVD合成石英工艺则有OVD、VAD、POD、气炼CVD等，其中OVD、VAD、POD是主材的主流工艺。

PSOD工艺

等离子固相沉积法（PSOD）工艺以等离子体为强大热源，以高纯石英砂为原料，以低羟基厚壁石英管作为基础管，将其水平固定于卧式玻璃车床上。通过等离子熔制、机械冷加工或配套后续中频无接触二步法拉管等步骤，制备出光纤预制棒用石英衬套管。对于生产单模光纤预制棒所需的大尺寸石英套管（外径Φ150以上），仅需PSOD一步工艺即可完成；而多模光纤预制棒用小尺寸石英套管及预制棒用石英衬管，则需要进一步通过中频无接触二步法拉管装置拉伸制得。该工艺以洁净干燥的空气等离子体为热源，能量集中且温度高，能够直接将石英砂玻璃化。其优势在于生产过程不会引入羟基，也不会产生有毒有害气体，无需进行脱水、烧结、脱羟等复杂过程以及尾气的环保处理，工艺路线短，成本优势明显。景颐光电在相关领域的研究与应用中，对PSOD工艺的优势有着深刻的理解和应用，其生产的低羟基石英光纤产品在性能上得到了显著提升。

气炼法

氢氧气炼法是利用氢气和氧气，通过特殊设计的燃烧器，在专用设备上熔制石英玻璃的方法。早期较大口径的透明石英玻璃管和坩埚便是采用石英粉料在专用设备上利用氢氧焰直接熔制而成。该工艺设备简单，不需要二次加热，综合能耗较低。然而，其制成的砣料存在尺寸波动较大、表面波纹严重以及羟基含量高等问题。

电熔法

电熔法以电为动力源，以天然石英砂粉料为原料进行熔融制备。电熔石英玻璃的制备和成型方法通常有真空电熔法、连续熔制法和离心电熔法。电熔二步法拉管工艺理论上可用于制备衬套管主材和辅助管棒材，但商业化应用相对较少，主要应用于半导体、特种光源、红外光学等领域。人们常用真空电熔法制备石英玻璃，再通过两步法制备尺寸相对较小的管材、棒材等。真空电熔工艺制备的石英玻璃羟基含量较低；连续连熔法机械自动化程度高、生产周期长（不适合小批量多品种生产），具有生产成本低、产品尺寸一致性好等特点，但产品羟基含量高，需要进一步进行脱羟处理；离心电熔法可以制备大口径石英玻璃，且物耗能耗低。

OVD法

OVD工艺以氢氧焰或硅烷为热源，使用单一或多组喷灯在靶棒上对SiCl4等反应气体进行气相水解并沉积，得到SiO2疏松体（SOOT体）。然后在Cl2和He气的作用下，经过脱水和烧结成为玻璃体，再将靶棒抽走后形成圆筒状玻璃管。这种石英圆筒（Cylinder）经过机械加工，具有极高的几何精度。大尺寸圆筒（大尺寸套管）可拉成与各芯棒匹配的相应尺寸的小尺寸石英套管或玻璃管。由于OVD技术属于化学合成工艺，制备的石英衬套管产品纯度极高，可达到杂质含量ppb的级别。随着制备技术的不断发展，其制造成本也在逐步降低。在沉积过程中，可采用一排甚至两排灯同时进行沉积，沉积速率可达到200g/min以上，且随着沉积的进行，靶棒外径增加，沉积效率会进一步提高。例如，制造外径为150mm的大套管，平均沉积效率可达到60%以上，高沉积速率和高沉积效率使得采用OVD工艺制得的套管成本较低。然而，该工艺也存在合成工艺路线流程冗长、原材料利用率低、脱水烧结工艺复杂、能耗高、资金投入大等缺点。此外，生产过程中使用SiCl4和卤素气体，会产生大量HCl尾气，具有较大的环境压力，且生产中需要使用稀有He气（战略资源），这些因素都会增加成本。

PCVD工艺

PCVD工艺即等离子体化学气相沉积法，其利用微波将石英衬管内的原材料气体激发成等离子状态，然后进行化学气相沉积，在管内壁形成均一透明的玻璃层，最后通过加热和负压，将含有沉积层的管材熔缩成实心芯棒。PCVD工艺在光纤预制棒的精度控制和原材料利用率方面具有先天优势，更适合生产剖面结构复杂、技术要求更高的光纤预制棒芯棒。PCVD技术是长飞光纤的核心技术之一，支撑着光纤预制棒芯棒的制造。长飞光纤通过PCVD工艺和掺杂技术，能够进一步降低光纤衰耗，优化产品性能指标，开发出包括低衰耗光纤和多模光纤等多种类型的低羟基石英光纤产品。

VAD工艺

VAD工艺指的是轴向气相沉积法，其利用氢氧焰作为热源，将原材料气体转化成玻璃粉体，再通过高温进行脱水烧结，获得均一透明的芯棒母棒，最后经过加热拉伸形成尺寸合适的VAD芯棒。VAD工艺由于其较高的沉积速率和灵活的掺杂控制，在生产剖面结构简单的单模光纤预制棒芯棒方面更具优势。

光纤制程用高纯石英砂的严苛标准

在预制棒制作阶段，石英中的羟基会扩散到芯层内，导致光纤衰减超标；过渡金属离子会导致微观不均匀，增加光纤损耗，严重时会导致信号失真。为了生产零水峰光纤并消除过渡金属杂质对光纤衰减的影响，一般要求芯层内的羟基质量分数<1×10⁻⁹，预制棒中金属杂质质量分数<1×10⁻¹⁰，SiO₂质量分数在99.997%以上。

高纯石英材料是半导体、光伏等产业不可或缺的重要基础性材料。随着这两大产业的高速增长，高纯石英已成为行业内的“抢手资源”。与此同时，我国正逐渐成为石英材料的主要生产基地和重要的应用市场，高纯石英材料的应用技术和市场前景十分广阔。

景颐光电一直致力于低羟基石英光纤相关技术的研发与创新，其设计生产的各种低羟基石英光纤，如抗紫外石英光纤、深紫外石英光纤、可见光玻璃石英光纤、近红外石英光纤、中红外石英光纤等，均采用专业化的光纤设计，具备高通量的特点。这些低羟基石英光纤产品配合景颐光电的微型光谱仪、光纤光源及其他光谱配件，可以搭建多种光谱测量系统，广泛应用于高能光源传输、光谱搭建、光源采集、光学测温、医学传感、激光治疗等领域。在光谱搭建方面，景颐光电的低羟基石英光纤产品能够确保光信号的高效传输和准确采集，为科研、医疗、工业检测等领域提供了可靠的技术支持。在医学传感和激光治疗领域，其低羟基石英光纤产品的高性能表现为疾病诊断和治疗带来了更精准、更有效的手段。景颐光电在低羟基石英光纤技术领域的不断探索和创新，为推动光纤产业的发展做出了积极贡献。

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