1、中國是光纖生產和消費第一大國
在大規模信息網絡建設需求的帶動下，全球光纖通信行業一直處于高速發展態勢，經過多年的發展，我國已經成為全球光纖光纜生產和消費的第一大國。在未來10年內，中國將成為世界上最重要的光纖光纜生產及研發基地，光纖光纜產量有望達到世界總產量的50%。
2、中國光纖生產“受制于人”
光纖預制棒是光纖產業的上游產品，是制造石英系列光纖的核心原材料。但我國在光纖預制棒的生產環節中存在石英套管不能自給的問題，幾乎全部依靠進口。因此，迫切需要研制開發出單模光纖預制棒用石英套管，實現單模光纖用大尺寸石英套管的國產化，解決國內光纖行業的發展“受制于人”的局面。
在解決大尺寸石英套管國產化的過程中，必不可少要解決所用原料的國產化，尤其是天然高純石英原料的國產化。用天然石英礦生產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，久智科技的光導纖維管生產線是由國外引進，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，難道國內天然石英砂不能用作通信光纖材料嗎？答案是否定的。
3、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，其雜質元素總含量在2ppm以下，是生產光纖預制棒重要原料。
由于雜質含量高，以天然石英礦為原料生產的石英砂最多只能用于光纖生產過程中的輔助材料，如預制棒的把頭等。高檔的天然石英砂也可以用于生產預制棒的外包管，但對這類天然砂的雜質要求極為嚴格，且對制成外包管的透光性要求也很高。
4、石英光纖的生產工藝
?。?）PSOD（等離子固態外部沉積）工藝
使用高頻感應等離子發生器電離空氣產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，沉積結束后的毛砣經過冷加工形成尺寸規則的中空套管。套管作為外包層，根據其幾何尺寸設計匹配合適的芯棒，經RIC（套管技術）工藝處理后，形成大尺寸的光纖預制棒，再進行拉絲。
為了保證光纖產品的質量，PSOD過程中石英砂的熔化質量、雜質的含量以及石英產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），該反應過程會在石英Si-O網絡中產生大量的Si-OH，必須經過脫水工藝才能消除OH引起的光信號吸收峰，再經過燒結工藝形成玻璃體。
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。而且電離經過純化后的空氣不會產生-OH，羥基含量經檢測在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，省去了燒結和脫經工藝，工藝控制簡單，設備維護和環保處理費用低。
5、光纖用石英砂的質量要求
選擇光纖用石英砂應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）光纖的化學穩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的建設。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，但是對于不導光部分的外包層材料，只需保證金屬離子的擴散不會對預制棒的芯層和內包層產生影響。
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，雖然天然石英砂經過多道工藝篩選并去除雜質，但是相對合成料10-9級別的雜質含量，PSOD工藝原材料的雜質含量仍然很高，這就要求從光纖預制棒和拉絲的各個工藝流程著手，降低外包層雜質對光纖各項參數的影響。
6、中國高純石英砂生產現狀
我國有豐富的優質脈石英礦產資源，其石英礦物品位多在99%以上。但由于成礦過程復雜，僅存的少量雜質礦物（或元素）浸染較深，不易與主礦物石英分離，用傳統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流體包裹體（加超鏈-石英中氣液包裹體的存在形式及選礦提純方法），這是我國石英礦有別于美國尤尼明礦的主要特征之一。流體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、高溫穩定性等使用性能產生不利影響。這也是制約我國高品位石英礦開發利用的主要因素。
采用天然石英砂作為原料來制備大尺寸的光纖預制棒套管以取代目前的合成石英工藝，不僅能夠節約成本、提高效率，還可以避免SiCl4工業帶來的嚴重腐蝕性和環境污染。
國內不少科研院校和相關企業為此做出了長期的努力，已經攻克了用中國天然石英礦生產適用于太陽能和電子行業用的高純石英砂的難題。
7、天然石英砂制備通訊光纖的試驗研究
根據天然石英礦的原料品質，選擇了石英砂A、石英砂B、石英砂C三種不同等級的天然石英砂材料進行實驗，其雜質含量依次增加（金屬雜質含量見表1）。
石英砂A、石英砂B、石英砂C三種不同級別材料的雜質主要是石英砂Al、Fe、Ca、Ti、Na等幾種影響玻璃粘度以及光纖衰減性能的金屬離子。在芯棒制備過程中，設計了足夠厚度的緩沖層以保證金屬離子的擴散對芯棒產生影響最小。
研究結果表明：雜質含量在10-6級別的天然石英砂也能用于制備光纖預制棒。天然石英砂材料適合大張力拉絲條件，并且對芯層玻璃材料的微結構起到了很好的保護作用。緩沖層的厚度和粘度設計尤為重要，良好的設計不僅可以阻擋天然料中的金屬離子擴散對芯層衰減產生影響，還可以緩沖大張力拉絲時來自外包層天然料的壓力，保證芯層應力折射率的穩定。在高張力、低摻雜條件下，采用天然石英砂可拉制出了衰減水平為0.315d B/km@1310nm、0.183dB/km@1550nm的低衰減光纖，拉絲速度達到2000m/min。
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