河北欲打造中国北方最大光纤产业集群

　　河北省为扩大战略性新兴产业发展和提高技术创新能力，推进河北省经济社会实现由经济大省到经济强省的转变，在结合石家庄产业实际，依托河北四方通信公司及相关产业基础，启动实施河北现代光纤产业集群工程。

　　据介绍，以河北四方为龙头的光纤产业集群，主要内容包括了利用国际资本市场融资通道，整合企业自身所把握的全球资源，引领建设河北省光纤产业，吸引相关配套企业聚集，推动河北省光纤产业快速发展，进而形成河北省以光纤产业为“龙头”的战略性新兴产业集群的发展目标和发展战略。即：打造以石英光纤和塑料光纤为主导，以光缆(室内光缆、室外光缆、特种光缆)、光纤活动连接器(石英光纤活动连接器、特种光纤活动连接器、智能光纤活动连接器、塑料光纤活动连接器、快速冷接子)和光纤传感系列产品为链条的光纤产业集群。

　　日前，在由石家庄市人民政府、上海交通大学主办，河北四方通信设备有限公司承办的“促进政校银企结合驱动光纤产业发展” 战略合作签约仪式的举行。举标志着由河北省光纤产业领军企业“四方通信”穿针引线并作为龙头企业带动投资、上海交大提供技术支撑、金融机构提供资金支持、省市县政府总体规划协调，联手打造河北现代光纤产业集群工程正式启动。

　　随着宽带中国、智慧城市、三网融合、数字家庭、智能电网和光纤入户(FTTH)的推进，我国信息产业的技术发展进入了一个新的历史时期，“光进铜退”已成为历史的必然选择，国内市场对光纤及光纤产品的需求将与日俱增。

　　目前，河北省以电子信息产业为核心的战略性新兴产业基础相对薄弱，体量较小，尚未形成产业规模，已经影响或制约了全省的产业结构调整和升级；科技创新能力薄弱，尚不具有引领和驱动全省战略新兴产业又好又快发展的技术支撑和自主知识产权体系。因此，振兴河北经济，推进河北省经济社会实现由经济大省到经济强省的转变，需要在扩大战略性新兴产业规模和提高技术创新能力两个方面整体发力，为实现科学发展起到引领作用。

　　为贯彻落实党的“十八大”精神，河北省委八届五次全会在深入分析世情、国情、省情和审视自身的、现在的、影响发展的突出问题的同时，把握河北省发展机遇及潜力，提出了“以园区建设为载体，大力发展县域特色产业，要积极推进比较优势产业化、特色产业集群化、骨干企业规模化”、“围绕打造产业优势抓创新，重点推进产业链、产业集群和园区的协同创新，大力发展各类工程技术中心、研究院(所)等公共创新平台”、“牢固树立科技思维”和立足“有中生新”，改造提升传统产业，加快“无中生有”，发展战略性新兴产业的发展理念和战略。

　　河北四方通信设备有限公司，是一家在石家庄本土上迅速成长起来的省级高新技术企业。2011年7月14日，四方通信的母公司—中国光纤网络系统集团有限公司在香港证券交易所主板上市，成功进入国际资本市场。2012年6月19—20日，中国光纤网络系统集团有限公司在四方通信召开了2012年第二次董事会，研究确立了“立足藁城发展、立足石家庄发展”的企业经营发展方向、发展定位、发展目标和发展战略，即：“两项工程、三大战略”。两项工程：在未来5年内，启动实施扩大企业资产规模和增加公司经营业务总量两项重大工程，做大做强企业经营发展平台。三大战略：实施扩大产能战略，把公司打造成国内光无源器件的领军企业；实施优化和延长产业链战略，培育新的经济增长点；启动人才聚集战略，面向全球招聘引进各类人才，为企业永续发展提供人才和人力资源保障。

　河北省委八届五次全会后，四方通信按照省、市、县三级党委的部署，结合企业经营发展实际，在全公司范围内深入开展了“解放思想、改革开放、创新驱动、科学发展”的大讨论活动。通过开展大讨论活动，基于对国内外光纤产业发展趋势和市场需求的分析与研判，公司审时度势，研究确立了利用国际资本市场融资通道，整合企业自身所把握的全球资源，引领建设河北省光纤产业，吸引相关配套企业聚集，推动河北省光纤产业快速发展，进而形成河北省以光纤产业为“龙头”的战略性新兴产业集群的发展目标和发展战略。

　　光纤产业集群是一项高起点、高科技、高回报的重大工程，是一个打造河北省以光纤产业为“龙头”的战略性新兴产业的大项目。光纤产业集群项目的落地将填补河北省空白，是一个“无中生有”的项目；光纤产业集群的产品，将广泛应用于国防建设、武器装备、航空航天、石油石化、智慧城市及光纤通信网络需求等诸多领域。光纤产业集群将有效整合政府、院校(科研机构)、企业和金融机构等诸多领域的先进技术、产业化力量和资源，提升河北省乃至我国在光纤产业及相关领域的创新能力，为河北省产业结构调整和升级提供支撑。

　　据介绍，光纤产业集群项目落地后，石家庄市产业布局中规划的“北方光谷”将被重新定义：西有半导体产业基地，东有光纤产业集群，两翼腾飞，协同发展。

　　附：河北光纤产业集群项目简介

　　(一)光纤项目

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　　1、石英光纤

　　用于满足下一代光纤通信网络需求的单、双模石英光纤。

　　2、塑料光纤

　　具有广阔市场空间的塑料光纤。

　　(二)光缆

　　据分析预测，2011年—2015年，中国光缆市场将以21.49%的增长率增长。因此，公司在拥有各类光纤制造技术的同时，实现光缆系列产品的规模化生产。

　　1、室内光缆

　　▲室内软光缆

　　光纤活动连接器的主要原材料。

　　▲室内皮线光缆

　　室内皮线光缆是 FTTH 工程中最靠近用户的部分，具有性能稳定、阻燃性能强、机械物理性能良好、柔软灵活、接续方便、易于敷设等特点。

　　2、室外光缆

　　室外光缆的应用，可有效降低设备投资和施工成本，实现与抗扰光纤产品的良好衔接，广泛适用于架空光缆及起线光缆，并可逐渐扩大到1000芯的地下光缆及局端光缆。

　　3、特种光缆

　　公司研制的特种光缆主要应用于电力和军事领域，即电力特种光缆和军用特种光缆。　(三)光纤传感系列产品项目

　　研发推出温湿度传感器、光纤应变传感器、光纤折射率传感器、电力用光纤温度传感器、气体流量传感器和保偏光纤传感器、“面向光纤到户的线路检测设备”、 “大范围分布式应变设备”和应用于电网监测的 “光纤电流传感器”等系列产品。

　　(四)光纤活动连接器

　　1、特种光纤活动连接器

　　研发推出应用于电力行业的大芯径的传能光纤活动连接器；用于石油探测行业的耐高温光纤活动连接器，以及储油设备和输油管道大量传感器之间所需要的特种光纤活动连接器；用于军工行业旋转光纤活动连接器、扩束光纤活动连接器等。

　　2、智能光纤活动连接器

　　研制开发出MC光纤活动连接器，从而带动我国精密加工、超精密加工等基础工业的发展，对促进产业升级，具有非常积极而深远的社会意义。

　　3、塑料光纤活动连接器

　　4、石英光纤活动连接器

　　四方通信研制的光纤活动连接器体积小、精度高、迎合了通信设备小型化、集成化、高密度安装的行业趋势，在光纤到户工程中发挥了极大作用。

　　目前公司可生产满足电信网络应用的石英光纤连接器，包括FC、SC、ST、LC、MU、MTRJ、MPO、D4、SMA、E2000、FDDI等单芯、多芯几十种、上百个规格、型号的光纤活动连接器，并且可以根据客户需要，量身制定相应的系列产品。#p#分页标题#e#

　　(五)陶瓷插芯

　　陶瓷插芯是光纤活动连接器的核心元器件。目前，陶瓷插芯生产技术被日韩等国家掌握，从源头上制约了国内企业的生产成本及经营发展。为此，公司打破技术封锁，研发推出了单、双模陶瓷插芯产品。

　　(六)云计算项目

　　四方通信开发的云计算平台和桌面云系统，主要由云计算平台和桌面云终端组成。可以实时访问多个云计算平台中的虚拟资源；云计算虚拟资源可以为多个用户提供服务。桌面云终端通过接入云计算平台、展示云平台虚拟化系统及应用、使用云计算和云储存服务；云计算平台解决应用需求繁杂、资源分散且不固定、资源配置复杂等问题以及提供能够自由获取云计算服务功能。(七)研发推出满足光通信技术发展的系列产品

　　包括光纤冷接子(FTTH接入利器)、PLC光分路器、光纤耦合器、光衰减器、光隔离器、波分复用器、光开关、光滤波器、光风波器、光合波器、激光器、波长转换器、光调节器、光端机、光路由器等有源和无源光产品。

　　(八)全光网络技术国家工程研究中心项目

　　全光网络技术国家工程研究中心涵盖了技术中心、重点工程实验室、博士后科研工作站、全光网络技术学院、产品检测中心、企业质量体系认证和产品认证中心、各类专业实验室和国家实验室认可机构。工程研究中心致力于紧密跟踪世界全光网络技术动态，研究推出全光网络技术发展的重大共性技术、关键技术、支撑性技术，为光纤产业集群的建设和未来发展提供技术支撑，是光纤产业集群持续发展的技术源泉和科技动力，也是国家和我省提倡“大力发展各类工程技术中心、研究院(所)等公共创新平台”的具体实践。项目投入运营后，将填补我国在该领域的空白，把河北省光通信网络技术的发展水平引领到国内业界前端。

        光纤激光器核心特种光纤技术及发展趋势

　　“十一五”期间，在国家有关部门和各级政府的重点支持下，特别是国家科技部在“十一五”国家科技攻关和“863”光电子新材料研究计划中，安排了光纤预制棒科技支撑计划项目，国内光纤企业积极迎接挑战、踊跃投入，各相关行业协会大力促进，加快了具有自主知识产权的光纤预制棒新技术、新工艺和新材料的开发步伐。在国家自主创新政策的引领下，民族光纤的自主创新研究显著增强，我国的预制棒技术取得了突破性进展，光纤预制棒制造技术与设备研究及产业化等方面均实现了跨越式发展：制造工艺从MCVD与PCVD，发展到OVD与VAD技术，光棒制造能力从2家发展到4家，国内光纤制造商的单模光纤年生产能力突破1000万芯公里的企业迅猛增加到4家，我国已经发展称为名符其实的光纤制造第一大国。

　　虽然，我国常规单模产能实现了历史性跨越与进步。但是，在经济全球化的今天，常规单模光纤的竞争日趋白热化。加之发达国家将制造业向中国转移，这种现实的环境更是加速了民族光纤产业的竞争，价格迅速下滑，产能将再度出现供大于求的窘境。

　　因此，民族光纤产业一方面要更一步增强自主创新，狠抓光纤上游核心—－光纤预制棒规模化技术，抢夺利润来源主体；另一方面，民族光纤企业家需要站在全球化市场的战略高度，苦练内功，强化管理，将民族光纤产业走出国门，推向全球市场；第三，面对利润微薄的常规光纤市场实际，要创造性地展开差异化竞争，自主创新地研究与开发特种光纤新产品，拓展新的利润增长点。

　　目前，国内激光设备制造商采用的能量光纤主要依靠进口，主要原因有四个：一是国内的能量光纤的激光损伤阈值较低；二是光纤的光透过率较国外低；三是国内机械加工精度不够，不能够满足医疗激光即插即用的需求；四是光纤端面处理技术较为落后。随着能量光电子产业的飞速发展和不断壮大，该行业对能量传输光纤及其套件的需求会越来越大。接下来将介绍光纤激光器核心组件特种光纤技术及发展趋势：

        一、光子晶体光纤

　　烽火通信科技股份有限公司在十一五国家重点基础研究发展计划973项目“微结构光纤结构设计及制备工艺的创新与基础研究”（2003CB314905）、高新技术产业化项目“863”计划“光子晶体光纤及器件的研制与开发”（2007AA03Z447）、973计划项目“微结构光纤的创新设计、精确制备及其标准化”（2010CB327606）的支撑下，从微结构光纤设计、制备技术和应用技术等多方面进行了系统深入的研究，取得了重大的科研成果。烽火通信已经初步形成了微结构光纤（光子晶体光纤）的工艺技术与设备控制技术，以及自主知识产权的专利技术，先后制造出如图1～图6所示的光子晶体光纤，包括：高非线性光子晶体光纤、色散平坦光子晶体光纤、FTTH用微结构光纤、大模场单模光子晶体光纤、空心PBG型光子晶体光纤、全固态PBG型光子晶体光纤，以及双包层掺镱光子晶体光纤、掺铒光子晶体光纤等。#p#分页标题#e#

　　烽火通信将上述光子晶体光纤提供给国内的清华大学、北京邮电大学、天津大学、南开大学、燕山大学、深圳大学、国防科技大学进行基础应用研究：清华大学采用本公司提供的高非线性光子晶体光纤实现了慢光，实现了0.5脉冲当量的光减速；天津大学采用本公司提供的高非线性光子晶体光纤实现了400nm~1400nm两倍频程的超连续光谱；北京邮电大学利用本单位的高非线性光子晶体光纤实现了波长变换器件的研制；南开大学采用本单位的柚子型光敏微结构光纤，实现了多参量传感新型光纤光栅的刻写等，他们取得了新型高性能的光电子器件的国际前沿的研究成果。

二、色散补偿光纤及模块

　　随着网络技术的应用日益广泛，人们对宽带传输的需求迅速增长，因此，光通信系统需要不断增大传输距离、传输容量和提高传输速率。光纤通信的传输速率从最初的兆比特/秒1（Mbps），2.5G比特/秒（Gbps）到10 Gbps，现在高达40 Gbps，甚至160 Gbps。但是，常规单模光纤（G.652）由于在1530nm-1625nm（C+L波段）通信波段内具有11-21ps/nm·km的正色散，非零色散位移光纤（G.655）在C波段内具有1-10ps/nm·km的正色散。通信数据传输一段距离后，系统的累积色散不断增加，导致传输信号的波形畸变，造成信号的失真。

　　为了减小通信链路累积色散对通信系统传输性能的影响，目前，国际上采用色散补偿技术来改善链路色散，包括负色散光纤补偿技术、光纤光栅色散补偿技术、电子色散补偿技术等，其中采用负色散光纤进行色散补偿的技术最方便有效，系统性能稳定可靠，成本低。采用色散补偿光纤进行通信链路的色散补偿是当前国际上的主流技术，CIR研究表明：到2012年，全球色散补偿模块和器件的市场将会达到7.55亿美圆。

　　高速大容量光通信系统需求的宽带色散补偿光纤及其器件（DCM）成功商用，实现C波段的色散和色散斜率的双功能补偿，并且大规模应用在波分复用（WDM）及OTN光通信系统中，解决了该器件依赖于进口的局面。随着密集波分系统的规模化建设，国内对色散补偿光纤模块的需求量迅速增长，预计到2015年国内需求将达到60000套（见图7），市场容量将达到2.2亿元（图8）。

　　烽火通信科技股份有限公司采用自主知识产权的PCVD装备与工艺技术，独立开发出商用化的色散补偿光纤及光纤型补偿模块，成功应用在国内10G和40G通信系统中，并批量出口。表1为其色散补偿光纤模块的性能指标。

常规色散补偿光纤模块对G.652光纤的补偿比率在1:8～1:10，如果采用光子晶体前沿技术进行补偿，理论上可以达到1:100的补偿比率，实现色散的高效补偿。烽火通信在国家科技计划的支撑下，研制出高负色散光子晶体光纤（见图9）。该光纤测试的色散曲线见图10所示，其峰值波长为1570nm，峰值负色散为－666.2ps/nm.km，其补偿带宽为40nm，补偿比率3倍以上。

　　三、保偏光纤

　　保偏光纤在许多与偏振相关的应用领域具有使用价值。随着通信系统传输速率的提高和光纤陀螺等高级光纤传感器件的发展,对偏振态系统控制的问题变得非常重要。

　　国际上,目前有各种类型的保偏光纤产品进入市场，知名的保偏光纤制造公司有生产领结型保偏光纤的FiberCore公司,有生产椭圆包层保偏光纤的3M公司,以及生产熊猫型保偏光纤的Fujikura,Corning ,Nufern、YOFC和OFS等公司。所有的这些公司生产的保偏光纤都具有良好的双折射性能。目前市场需求量为5000km，市场容量在5000万元左右，国内对保偏光纤的需求量逐年增大，表2为典型的熊猫型保偏光纤的技术指标。

　　常规保偏光纤大多采用预制棒钻孔的方法，然后置入应力硼棒，形成应力双折射。光子晶体光纤科学技术的出现，为保偏光纤技术提供了新的途径。目前，国外已经开始了光子晶体PMF的研究，利用氧化硅一空气之间的折射率反差大，容易获得高双折射，研制出了保偏光子晶体光纤(PCF)．英国巴斯大学报道了其研制的高双折射PCF，利用相同直径不同壁厚的毛细管组合成预制棒，实现不同的微孔直径．光纤外直径125μm、节距1.46μm、小孔直径0．54μm、大孔直径1.14μm、在1 550 nm 的拍长为410μm ，双折射B =3.8 x 10-3 ，约为目前熊猫型PMF的10倍．Theis P．hansen利用光子晶体光纤可以高设计自由度的优势，在光纤中引入双纤芯，微孔点阵呈现三角形点阵，研制的光子晶体PMF双折射达到1.0x10-3 ．目前研制的光子晶体PMF在1 550 am 窗口的损耗为1.3 dB／km，并以10 Gbit／s的速率进行1．5 km的传输系统试验。烽火通信在国家科技计划的支撑下开展了光子晶体保偏光纤的研究，制备出如图11所示的保偏光子晶体光纤，其模双折射B＝3.1x10-3。并进行了10G通信系统的PMD补偿试验研究：图12中的左图表示系统没有进行PMD补偿时的眼图，系统的固定DGD为16ps，可以看出信号严重地受到系统PMD的影响而不能正常工作；采用图11所示的保偏光子晶体光纤对系统进行PMD补偿后，图12中的右图显示通信系统的眼图睁开，系统恢复正常工作。#p#分页标题#e#

　　因此，光子晶体保偏光纤以其高设计自由度、高保偏性能，以及空隙中填充各种材料可以制造出各种纤维光学器件，将具有广阔的应用前景。

　　四、掺稀土光纤

　　随着新型光电子器件的发展，掺稀土光纤的应用越来越广泛。掺稀土光纤主要包括掺镱光纤、掺铒光纤、掺铥光纤等，烽火通信的高性能掺稀土光纤成功获得“国家重点新产品”称号，打破了国外对我国高功率双包层掺稀土光纤的技术封锁。

　　烽火通信采用自主知识产权的专利技术，实现了稀土离子掺杂技术突破，镱离子浓度迅速突破13000ppm（见图13所示），双包层掺镱光纤的纤芯直径迅速突破100微米的技术关隘，达到115微米（见图14所示）。

　　目前，烽火通信科技股份有限公司的单根掺镱光纤成功实现1640W的1080nm的激光功率输出（见图15所示），这是国内特种光纤的首次技术突破，达到了当前国际先进水平，促进了我国国防科学技术的进步。

　　在开发掺镱光纤的同时，烽火通信也开发出双包层掺铥光纤，获得了150W的中红外激光输出（见图16所示）。烽火通信科技股份有限公司制造的掺铒光纤、铒镱双包层光纤、掺铥光纤都成功实现了商用化，促进了国内掺铒光纤放大器、光纤激光器等新型光纤器件的发展，为我国新型光电子器件的发展奠定基础。

　常规的双包层掺镱光纤要维持较好的单模特性时，当其纤芯数值孔径达到0.03，其理论单模模场直径的极限为25微米，这远远不能够满足高功率光纤激光器的大功率高光束质量与高亮度的需求。光子晶体光纤技术的出现为双包层掺稀土光纤及新型光纤激光器提供了新的技术途径。采用空气与石英的复合材料结构，形成二维的三角形晶格点阵，当空气孔直径d与晶格常数∧的比例小于0.42时，光波电磁场维持单模工作模式。国外已经开发出纤芯直径达到80微米的双包层掺镱光纤，具备良好的单模特性。同时，外包层采用大空气孔取代常规的低折射率涂料极大地提高了内包层的数值孔径，并增强了其耐热性。图17为烽火通信研制的双包层掺镱光子晶体光纤，经过测试，该光纤的桥壁宽度为0.32 μm，内包层数值孔径为0.65，纤芯数值孔径为0.06，有效模场面积为1 465.7μm2。

　　图18为烽火通信研制的掺铒光子晶体光纤，该光纤较常规掺铒光纤具有更好的抗辐照特性，以及较好的增益特性。

　　五、能量传输光纤

　　能量光电子与信息光电子是光电子领域的一对孪生姊妹，信息光电子是利用光子作为信息的载体，而能量光电子是利用光子作为能量的载体，逐渐形成未来社会不可缺少的科学技术。其实，能量光电子技术自1960年美国休斯实验室研制出世界第一台红宝石激光器之后，相继研制开发了半导体激光器、CO2激光器、YAG激光器和高功率CO2激光器。特别是高功率激光器的研制成功，为激光加工技术在工业、农业、医疗、军事、科学研究以及生活等领域的应用和相关行业的发展创造了巨大的技术进步。

随着能量光电子技术的不断进步，各种新型高功率激光器与激光加工设备不断涌现，激光设备采用光纤输出激光的方式已经取代传统输出方式。光纤输出激光的方式具有传输功率损耗小、操作简单方便、可以任意伸展待加工部位等优点，大大地简化并缩小了现代激光设备，已经广泛地应用于材料表面热处理、激光焊接、激光切割、激光医疗、激光美容、激光制导等领域。

　　目前，国内激光设备制造商采用的能量光纤主要依靠进口，主要原因有四个：一是国内的能量光纤的激光损伤阈值较低；二是光纤的光透过率较国外低；三是国内机械加工精度不够，所生产的SMA905连接头的同轴度差，不能够满足医疗激光即插即用的需求；四是光纤端面处理技术较为落后。随着能量光电子产业的飞速发展和不断壮大，该行业对能量传输光纤及其套件的需求会越来越大。烽火通信科技股份有限公司采用自主知识产权的PCVD工艺技术，成功开发出大功率高损伤阈值能量传输光纤，具体性能指标见表3所示。烽火通信的能量光纤的损伤阈值达到3.5GW/cm2, 单根光纤承受激光功率突破1kW。烽火通信科技股份有限公司的能量光纤及光纤铠装跳线产品不仅应用在激光器的能量传输，而且应用在太阳能光伏产业，以及国防激光技术等领域。

　　六、特种光纤发展趋势#p#分页标题#e#

　　目前，随着我国3G与三网合一的信息化建设投资加大，以及振兴中西部、发展农村、扩大内需等政策的相继出台，我国对光纤光缆以及光电子器件保持旺盛增长势头，今后随着信息基础设施的完善与扩大，预计对光纤光缆和光纤器件的需求将继续增长。

　　特种光纤具有向如下几个方向发展的趋势：

　　(1) 高附加值、高技术含量的特种光纤

　　(2) 光纤通信器件：可调色散补偿器、动态PMD补偿器、高功率放大器、光参量放大器OPA、慢光及全光缓存器、波长变换器件等；

　　(3) 能量光纤器件：全光纤化激光器、单频、窄线宽等大功率有源光纤器件与无源光纤器件等；

　　(4) 医疗光纤器件：微创手术器件、内窥医疗器件等；

　　(5) 传感光纤器件：各种特殊环境应用的器件，如压力、温度、位移等参量的传感与探测器件，光纤陀螺等。

　　物联网和云计算等新技术的出现，更加大了特种光纤及各种新型光电子器件的需求，特种光纤作为一个新兴的产业，将面临较大的发展机遇与挑战，这也为我国民族光纤产业提供了横向发展与纵向延伸的历史舞台。