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中国光纤传输系统初探

资讯频道文章B

    1961年中国第一台红宝石激光器(雷射器)就研制成功,中国激光技术迅速发展,以激光为特色的光电子信息产业作为一支产业新军迅速崛起。相对於传统通信载体,光 纤通信具有通信容量大、不受电磁波干扰、不怕雷击、保密性佳、体积小等特点,广泛用於高速公路、城市道路监控、城市轻轨、机场、油田、矿山、电力系统、金 融、电讯等领域的主干通讯网中。目前推广的「光纤最後一公里」工程将实现“光纤到大楼”、“光纤到桌面”,使数字科技更贴近人们的日常生活。

相关技术
光纤
    光纤是光纤传输系统的重要组成部分,是将视频、数据及音频等信号调制於光束上,并藉由玻璃管做远距离传输的一种技术。北京新视野公司经理王乃壁表示,「光纤 基本构造包括纤芯(core)、增加全反射作用强度之包层(cladding),和最外层的保护外皮(Protective Sheath)。以传输模态可分单膜及多膜,若将纤核直径大小限制在10μm左右,在1300nm传输波长中,便仅有一个传输模态在光纤中传输,即为单 膜;若将纤核直径加大,光纤内有多种路径供传递,则称为多膜。」一般来说,单膜主要用在长途通信(须与半导体雷射配合),产品要求较严,而多膜则适用在智 能型大楼内部及区域性的光纤网路铺设。目前全球光纤使用量仍以单膜为主,单、多膜使用量约10:1,但在全球光纤到家的趋势发展中,多膜光纤被看好。从生 产的角度而言,虽单膜要求较高,但多膜的生产流程却较复杂,且产品单价约是单膜的2~3倍。光纤生产流程

    光纤生产包括三个步骤,首先做预型体(preform),通过汽相沈积法,其中可分为垂直沈积式(VAD,由日本NTT开发)、外部沈积式(OVD,由康宁 开发)及内部沈积式(MCVD,由Bell Lab开发)等方式,目前大多采用MCVD制作多膜光纤。在石英管中加氧气及高纯度的卤化物,加热长成多层折射率不同的玻璃,玻璃再收缩变成实心棒,即为 预型体。石英玻璃纤维为制造光纤的最理想材料,通过气相沈积方法,很容易从卤化物原料得到高纯度玻璃,且其折射率的控制或掺杂浓度的控制比其他方法更容 易。第二个步骤为拉丝,通过预型体很容易控制预型体的形状及大小,预型体成形後,先作量测,再移到石墨炉中加热抽丝成为光纤,目前抽丝速率可达 300-600米/分。第三步骤是镀层,为保护其强度,避免受潮及污染,必须在裸光纤表面镀上保护层。另外,光纤的抽丝速率主要受限於镀膜过程,因必须考 虑保护层的均匀度及材料的烘乾,其外围保护层的材料亦可分为两大类∶(1)利用紫外线烘乾材料,如高分子环氧基丙烯酸纸。(2)利用加热烘乾的材料,如矽 树脂及各种高分子材料。整个光纤生产流程为4~5天(做预型体则须1~2天

光缆
    美国NTK公司经理高炜表示,光纤通过光缆实现点对点远距离传输。光缆结构根据其设计特质所适用的范围是不同的,分为专业光缆,如∶海底光缆、高压电塔上空 架光缆、核能电厂抗幅射光缆、化工业抗腐蚀光缆等,以及一般屋内外光缆,如∶空架光缆、地下道光缆、直接埋设、至社区光缆、屋内至桌边光缆等。光端机在整体光通讯产品中,还包括光主动元件、光被动元件以及传输设备,如∶光连接器(Connector)、耦合器(Coupler)、隔离器 (Isolator)、光衰减器(Attenuator)、光分插复用器OADM(Optical Add-Drop Mux)、光开关(Switch)等。广州澳视光电子技术有限公司经理崔伟雄表示,光端机是CCTV光纤传输系统的重要传输设备,可实现在一根光纤上传输 1路或多路、单向或多向视频、音频、数据信号。[nextpage]

    光端机的工作原理是光发射机将摄像机送来的视频信号(电信号)转换为光信号,并通过光纤传 送给光接收机;而光接收机则是将光信号重新转换为电信号(视频信号),再传送给其他设备(如监视器、录影机等)。目前市场上出现的光端机型号各异,一般来 说,根据传输信号不同,可分为模拟(Analogy)光端机(AM或FM模拟光端机)和数字(Digital)光端机(非压缩数字和压缩数字光端机);根 据传输能力可划分单路、多路复用、总线式光端机等,近年来,随著网络型光端机,如∶网络视频服务器(Video Sever)出现,可实现通过光端机直接上互联网。

    作为一种电子传输设备,信噪比(dB)是光端机最重要的性能指标,性能优良的光端机信 噪比为50dB~60dB,有效地保证传输图像清晰度和稳定性。其次,光端机整体工艺水平以及对能否适应周边工作环境、工作长期性都有相关技术指标。但相 比一些专用通信交换协议架构,如∶PDH、SDH、ATM等,光端机的技术门槛不是很高。

中国光纤传输系统场概况
光纤/光缆供过於求
    随著光纤科技不断发展,光纤光缆价格在持续下降,2001年G.652光纤价格已经由8月的41美元下跌到现在的26美元。目前国际上约有9家大型光纤生产 厂商,包括∶康宁、古河、阿尔卡特、藤仓、住友、皮瑞利、LG、长飞、POF,预期2002年生产量为1.2亿公里。据有关资料显示∶2001年全球光纤 需求量约在1亿公里左右,比预估值下降了20%,而2002年全球光纤市场亦会出现供过於求的局面。

    中国光纤市场也不容乐观。目前中国约 有10家光纤生产厂商,包括了∶武汉长飞(有制棒)、上海朗讯、南京华新藤仓、富通昭和、深圳特发、成都中住、南京特恩驰、西古等。此外,亦有10家左右 的光缆生产厂商,包括∶长飞光纤光缆有限公司、北京朗讯科技光缆有限公司、成都中康光缆有限公司、江苏永鼎集团有限公司、烽火通信科技股份有限公司、深圳 特发光缆有限公司、上海华新电线电缆有限公司、江苏亨通集团公司、成都汇源光缆厂、江苏通光集团公司等。据厂商统计∶2001年中国光纤市场需求量约为 1200~1300万芯公里,估计到2005年中国市场需求将达到2,000万芯公里,但从武汉长飞公司2002年的预估供应量来看,仅一家已经足够供给 全中国市场。有关部门预测2002年中国光纤市场由於中国电信拆分、以及2000年过热定单移到2001年完成,中国市场2002年预期将出现负增长。

光端机发展飞速竞争激烈
    随著中国CCTV产业的迅猛发展,光纤传输系统远距离传输的优越性日趋明显,现阶段高速公路收费站、电力系统监控中心、车站码头等地都采用了光纤传输系统来 传输视频、音频、数据等信息,从而带动了光端机市场的高速成长。深圳诺龙实业有限公司经理张顺庆表示,自1999年开始,中国光端机市场以每年 30%~50%的速度成长。

    当然,在高速成长市场的背後代表的即是激烈的市场竞争。目前,中国光端机市场云集了十几个以美国产品为主的国 际品牌,如∶FIBER OPTION、YLINK、IFS、COE、TELESTE、OSD、OFS、NTK等,以及几十个国产品牌,如∶GTT、ANS、TIANCAI、 APEX、BOCOM、AB等。而要在目前仍不算大的中国光端机市场占有一定的市场份额,低价格仍是主要策略之一。作为英国COE中国代理的香港东蒲公司 反应,无论是光端机的高端产品或是低端产品利润率都相当低,仅维持在10%左右,与90年代初期可达几倍的利润相较,落差相当大。[nextpage]

国产/进口品各擅胜场
    国际光端机厂商IFS公司蒋博士表示,「要避开价格竞争就是不断开发高技术产品,目前国产光端机厂商主要以生产单路模拟光端机为主,一些具有科技实力的国产 光端机生产厂商也可开发多路光端机,但数字式光端机、总线式大容量光端机、网络光端机仍以国外光端机品牌为主。」如果仅从光端机性能指标比较,国外品牌光 端机更强调产品性能的可靠性、稳定性和长期性,不过产品售後服务体系的建立还需加强。


    对於国产光端机厂商来说,由於已掌握单路光端机技 术,并配备良好售後服务,基本占据了光端机的低端市场,“如何提升国产品科技水平”即为国产光端机厂商能否在光端机市场驻足的关键所在。以国产光端机生产 厂家深圳博康集团为例∶该集团自1993年涉足光端机市场,目前以系统集成为公司主营方向。博康集团工程师兰青表示∶「在做系统集成同时,我们可以了解用 户真正需要什麽样的光端机,并且著手研发,这样不仅提高我们的技术水平,同时紧跟技术发展脚步,所以说发展公司整体技术水平是做高科技产品的关键。

中国光电子产业成长可期
    中国有关专家认为,中国在光电子技术方面与国际水平差距较小,与发达国家几乎同时起步,特别是随著中国“光谷”的建立,如∶武汉光谷、广东光谷、长春光电产 业基地、上海光电子产业发展基地、浙江光电产业发展基地、西安光电子科技园区、重庆光电子园区、北京光机电一体化产业基地等,显见中国光电子产业将有长足 发展。届时,由光纤组成的“信息高速公路”将让人们领略真正数字科技的魅力,其所带动的数位互动电视、可视电话、宽频网、电子购物等亦将彻底改变现代人的 生活,光电子技术将继微电子之後成功推动人类科学技术的革命和进步。

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