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王瑞春近照,AI修饰生成素描画
一根通体透明的“玻璃棒”——看着像玻璃,其实它叫光纤预制棒,是生产光纤的核心原材料。我的日常工作,就是研究如何高效制备大尺寸预制棒,再将其拉成细如发丝的玻璃丝。
光纤预制棒不仅是石英玻璃,更记录着从材料配方到工艺参数的整套技术密码。它的制备技术是光纤制造中难度最大、技术壁垒最高的环节,其难度体现在对材料纯度、工艺控制、设备精度和系统集成的极致要求上。
随着数字中国建设加速推进,通信网络从千兆走向万兆。如何让光纤在更长的距离上传输更多的信号、损耗降到理论极限、核心材料及装备不再受制于人,是信息时代必须回答的问题。让光纤成为自主可控、性能领先的信息通道,正是我们攻关的方向。
大尺寸预制棒的研制价值,在于它能大幅提高光纤制造效率,显著提升规模量产能力。但预制棒越大,对折射率均匀性、杂质控制、几何精度的要求就越呈指数级上升,且更易开裂。早期,高端预制棒和石英管全部依赖进口,核心工艺和生产装备也由国外掌握,我们没有现成经验可以借鉴。
2011年,我们开启了基于VAD(轴向气相沉积法)/OVD(棒外化学气相沉积法)工艺的大尺寸光纤预制棒自主研发的漫长征途。摆在面前的有两条路:一条是引进国外技术,研发风险小,但永远跟在别人身后;另一条是从零开始,挑战全球领先。
我们选择了后者,因为核心技术是买不来的。我们组建了涵盖机械、电气、材料、仿真、光学等多学科的上百人研发团队,历经成百上千次的失败,逐步解决了折射率分布精确控制、沉积效率低、易开裂、烧结温场均匀控制、深度纯化、精确掺杂等行业难题,开发了基于自主VAD制备大尺寸芯棒、OVD制备包层的全新大尺寸光纤预制棒制备路线。
然而,这又引出了新的难题:如何实现大尺寸光纤预制棒的产业化?光纤产品对可靠性、一致性要求极高,任何批次的质量波动都可能导致产品报废。从实验室“能做出来”到工厂“稳定、高效、低成本地批量生产”,中间还有漫长的路要走。
于是,我们在潜江基地开启了产业化工作。持续迭代沉积、烧结、熔接核心技术,优化炉温自适应控制与精密光学检测系统,解决大尺寸坯体均匀性、应力控制等难题;分步实施多期扩产与产线智能化改造,打通高效拉丝链路;依托潜江本地盐化工配套优势,循环利用氢气等原料,降低大尺寸预制棒制造成本;同步开展工艺验证与稳定性测试,推进技术成果快速转量产……
历时10年,我们最终攻克了基于自主VAD/OVD核心工艺及成套装备、制造大尺寸光纤预制棒和高纯合成石英管的关键技术难题,逐步实现了制造装备的国产替代,生产的产品技术指标与良率均达到国际领先水平,成功打造了全球单体产能最大的光纤预制棒研发制造基地。
今年7月,我们牵头完成的“石英光纤核心材料制备关键技术及应用”项目荣获2025年度国家科学技术进步奖二等奖,这是我所在的企业第四次牵头获得该奖项。做研发的人,一辈子能扎扎实实解决几个关键技术问题,能够为国家的通信事业出一份力,我觉得就很有意义。
接下来,我们将继续聚焦新型光纤研发,提高光纤传输性能,推动建设具有自主知识产权的光纤预制棒核心技术体系。对我来说,最理想的未来,是每一次信息传输,都经由中国制造的光纤通达千家万户,留下可信、可验、可追溯的中国精度。
(作者为长飞光纤光缆股份有限公司首席科学家王瑞春,本报记者范昊天采访整理)
