1.中国是最大的光纤生产和消费国。
在大规模信息网络建设需求的推动下，全球光纤通信产业一直处于高速发展态势。经过多年发展，中国已成为全球光纤光缆生产和消费第一大国。未来10年，中国将成为全球最重要的光纤光缆生产和R&D基地，光纤光缆产量有望达到全球总产量的50%。
2.中国光纤生产& ldquo被别人控制& rdquo光纤预制棒是光纤产业的上游产品，是制造应时系列光纤的核心原料。但是，在我国光纤预制棒的生产中，存在着应时套管不能自给自足的问题，几乎全部依赖进口。因此，迫切需要开发单模光纤预制棒用应时套管，实现单模光纤用大尺寸应时套管的国产化，解决国内光纤产业的发展& ldquo被别人控制& rdquo形势。
在解决大尺寸应时肠衣国产化的过程中，需要解决原材料的国产化，尤其是天然高纯应时原材料的国产化。天然应时矿用于生产适用于光纤的高纯石英砂。目前，只有美国Unimin公司凭借其独特的矿山资源处于领先地位。比如九智科技的光纤管生产线就是从国外引进的，其原料也是从美国Unimin公司进口的高纯石英砂。在这里，我们不禁要问，国产天然石英砂不能作为通信光纤材料吗？
3.光纤用石英砂的特性
光纤应时的原料有合成砂和天然砂。合成砂主要以高纯四氯化硅为原料，通过水解制备高纯二氧化硅。这种合成二氧化硅原料的特点是纯度高，其杂质元素的总含量低于2ppm。它是生产光纤预制棒的重要原料。
天然应时矿生产的石英砂由于杂质含量高，只能作为光纤生产过程中的辅助材料，如预制棒的手柄。高等级的天然石英砂也可以用来制作瓶坯的外管，但这种天然砂对杂质的要求极其严格，对外管的透光率要求也很高。
4.应时光纤生产技术
(1)PSOD(等离子体固体外部沉积)工艺
高频感应等离子体发生器电离空气体产生的等离子体火焰用于加热熔化天然石英砂并沉积在中心管上。在沉积之后，羊毛堆被冷加工以形成具有规则尺寸的中空套管。作为套圈的外包层，根据其几何尺寸设计和匹配合适的芯棒。在RIC(套圈技术)工艺之后，形成大尺寸光纤预制棒，然后拉制光纤。
为了保证光纤产品的质量，在PSOD工艺中，石英砂的熔化质量、杂质的含量和应时产品的冷加工精度至关重要。
(2)合成方法
合成制备应时光纤材料的原理是SiCl4在氢氧焰条件下水解形成玻璃粉(烟炱棒)。在这个反应过程中，应时Si-O网络中会产生大量的Si-OH。OH引起的光信号吸收峰必须通过脱水工艺消除，然后通过烧结工艺形成玻璃体。
PSOD使用的等离子火的特点是能量集中，温度高(空气体等离子火焰温度>:500℃)，石英砂在等离子中一次熔化成型，收粉率>:70%，远高于合成法。此外，离子化的纯化空气体不会产生-OH，羟基含量在10×10×。0-6左右，通过图纸验证完全可以满足光纤低水峰要求。
与合成法相比，PSOD法沉积效率高，可直接形成玻璃，省去了烧结和翘曲工序，工艺控制简单，设备维护和环保处理成本低。
5.光纤用石英砂的质量要求
选择光纤用石英砂应考虑的主要因素有:(1)降低光衰减的潜力；(2)折射率的可控性；(3)形状可控性；(4)光纤的化学稳定性、机械强度和制造成本。
光纤衰减的降低有利于各种长距离传输系统的建设。为了保证光纤的低衰减，要求光纤用石英砂中过渡金属离子的含量低于10-9。而对于非导光部分的外包层材料，只要保证金属离子的扩散不会影响预制棒的纤芯和内包层即可。
与合成应时套管不同，PSOD工艺使用天然石英砂作为光纤包层套管。虽然天然石英砂经过筛选，经过多道工序去除杂质，但PSOD工艺中原料的杂质含量与10-9级合成料的杂质含量相比仍然很高。因此，要求从光纤预制棒和拉丝的各个工艺流程入手，减少包层杂质对光纤参数的影响。
6.中国高纯石英砂生产现状
中国拥有丰富的优质应时矿产资源，应时的矿石品位超过99%。但由于成矿过程复杂，仅有少数杂质矿物(或元素)嵌布较深，难以与主要矿物应时分离，采用传统选矿或提纯工艺难以去除。
我国大多数高品位脉状应时矿都含有大量气液包裹体，这是我国应时矿区别于美国Unimine矿的主要特征之一。液体包裹体的存在会对石英砂的提纯产生不利影响，尤其是应时产品的透光率和高温稳定性。这也是制约我国高品位应时矿开发利用的主要因素。
应时气液包裹体的存在形式及其富集提纯方法
以天然石英砂为原料制备大尺寸光纤预制棒套管，取代目前的合成应时工艺，不仅可以节约成本、提高效率，还可以避免四氯化硅工业带来的严重腐蚀和环境污染。国内许多科研院所和相关企业为此进行了长期努力，已经攻克了用我国天然应时矿生产适用于太阳能和电子行业的高纯石英砂这一难题。
7.用天然石英砂制备通信光纤的实验研究。
根据天然应时矿的原料品质，选择石英砂A、石英砂B、石英砂C三种不同等级的天然石英砂材料进行实验，其杂质含量依次增加(金属杂质含量见表1)。
石英砂A、石英砂B、石英砂C的杂质主要是金属离子，如石英砂al、Fe、Ca、Ti、Na等，影响玻璃的粘度和光纤的衰减性能。在制备芯棒的过程中，设计了足够厚度的缓冲层，以保证金属离子的扩散对芯棒的影响最小。结果表明，杂质含量为10-6的天然石英砂也可用于制备光纤预制棒。天然石英砂适合高压拉丝，对芯玻璃的微观结构起到很好的保护作用。缓冲层的厚度和粘度设计尤其重要。好的设计既能防止天然材料中金属离子的扩散影响芯层的衰减，又能缓冲高压拉丝时来自外包层中天然材料的压力，保证芯层应力折射率的稳定。在高张力、低掺杂的条件下，用天然石英砂可拉制出衰减水平分别为0.315d B/km@1310nm和0.183dB/km@1550nm的低衰减光纤，拉制速度可达2000m/min。
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