光纖陶瓷插芯介紹

　　· 光纖連接器是把光纖的兩個端面精密地對接起來，使發(fā)射光纖輸出的光能量最大限度地耦合到接收光纖中。陶瓷插芯是這種光纖連接器的核心部件，它是一種由納米氧化鋯(ZrO2)材 料經一系列配方、加工而成的高精度特種陶瓷元件，其孔徑、真圓度誤差為0.5靘。所制成 的連接器是可拆卸、分類的光纖活動連接器，使光通道的連接、轉換調度更加靈活，可供光 通系統的調試與維護。

　　目錄

　　· 光纖陶瓷插芯工藝技術

　　· 光纖陶瓷插芯產能消化

　　· 光纖陶瓷插芯行業(yè)投資

　　光纖陶瓷插芯工藝技術

　　· 　　該產品的制造運用了以下先進的工藝技術：(1)納米氧化鋯粉體注射成型材料配方和成形工藝技術;(2)內孔直徑為0.125mm、長度為12～15mm的細長微孔成形技術;(3)精度誤差為0.1μm的精密陶瓷加工技術;(4)燒結晶粒亞微米化的工藝控制方法;(5)低損耗的光通信部件，其插入損耗≤0.2dB，回波損耗≥40dB。

　　光纖陶瓷插芯產能消化

　　· 　　1、產能擴張大于需求增長。前文介紹的產能有哪些現成的消化途徑?第一大市場是什么行業(yè)，第二大市場又是什么行業(yè)?陶瓷插芯作為一個配套光通訊基礎設施的特殊部件應用狹窄，除了應用在光纖通信行業(yè)沒有其他銷路，只有唯一的市場，并沒有后備市場。那么，我們看看這光通信行業(yè)發(fā)展的增長情況怎樣。光通信基礎設施投入依賴于國家政策與運營商投入，有投資才有插芯需求。如果運營商前期投入不能產生效益，相信運營商不會連續(xù)燒錢。好像3G項目，僅在2009年一年聯通、移動和電信分別投資了300億元、600億和300億元，現在社會上有多少人使用3G手機，還會持續(xù)不斷投資嗎?

　　沒有持續(xù)投資，就沒有持續(xù)的行業(yè)發(fā)展，就沒有增長，插芯的庫存只能堆放在生產廠家，陶瓷插芯不像建材產品當房地產調控時可以挖掘公路、鐵路和機場市場。

　　2、陶瓷插芯是耐用品，不是年年都有更新需求。陶瓷插芯性能使用要求是20年，使用了一個在質量保證期內就少了一個的需求，長期耐用不需年年更換，即是說運營商要求鋪設光纖光纜后20年內不要更換，一哄而上過剩的插芯產能也許10多年后才可能消化完。

　　3、陶瓷插芯泡沫的前車可鑒。陶瓷插芯的生產設備是專業(yè)設備，也是只能用于生產陶瓷插芯。目前大陸光通信行業(yè)產銷兩旺刺激許多投資，很像日本在2000年光通信泡沫刺激的插芯投資，當時的情況歷歷在目，1999年和2000也是插芯和光纜短缺，行業(yè)人士非?？春霉馔ㄐ诺陌l(fā)展，老廠家象京瓷、ADAMANT,TOTO大規(guī)模擴產，新企業(yè)也加盟訂購設備，殊不知這些新到設備從2001到2006都沒有啟用，拖垮了大批日本公司，也造成當時新投資企業(yè)韓國PRIME PHOTECH, 臺灣大陶，臺灣龍展威迅速退出。但愿歷史悲劇不再。

　　光纖陶瓷插芯行業(yè)投資

　　· 隨著今年國內三網融合的政策出臺，以及國際光通信市場的復蘇，有力地推動光通信行業(yè)的發(fā)展，產業(yè)鏈上下游各產品供不應求局面，光纖陶瓷插芯自然而然隨大市出現供貨緊張，特別是下半年來時有出現短缺現象。然而，在插芯行業(yè)分享市場的盛宴之下，也隱蔽著投資過渡的隱患。

　　12月初，國內主要的陶瓷插芯生產廠家在深圳召開行業(yè)會議，交流各生產家的產銷情況和市場需求趨勢。根據參會人士消息，各插芯生產廠家都有幅度比較大的擴產，這些新增產能將會在2012年6月后實現批量生產，參會企業(yè)認為這可能會造成下半年的產能過剩。

　　另外，市場至少有六家新公司上馬的光纖陶瓷插芯項目。這些新進入的公司投資力度之大讓人咋舌，其中蘇州中光投入經費1.5億元，社會熱錢已經在插芯行業(yè)開始泛濫。

　　按此新老插芯廠商的投資規(guī)模，2011年六月國內插芯的月均產能達到8000萬只，是2010年底的2.2倍。

　　· 光纖連接技術分為兩大類，一類是永久性連接，常稱為固定接頭、死接頭;一類是可拆卸的活動連接，常稱為活接頭，需要使用光纖連接器。在傳輸網絡中，光纜之間的連接采用永久性連接，而光纖連接器主要用于實現系統中設備之間、設備與儀表之間、設備與光纖之間以及光纖與光纖之間的非永久性固定連接，它是光通信系統中最普遍和使用量最大的基礎無源器件。

　　由于陶瓷材料與石英光纖熱匹配性好，理化性能穩(wěn)定，以陶瓷插芯為核心器件的光纖連接器得到了很快的發(fā)展。目前世界上陶瓷插芯幾乎全由日本廠商生產，我國有關科研院所雖然在陶瓷插芯產品

　　開發(fā)和相關制造技術的研究方面取得了一定的突破，但在質量、可靠性、穩(wěn)定性上與國外相比還存在一定的差距，目前還未開發(fā)出針對陶瓷插芯制造的專有技術和成套生產設備，因此每年要花費大量外匯購買陶瓷插芯或引進成套生產設備。國內己建成投產的幾家規(guī)模較大陶瓷插芯生產廠家的生產工藝、原輔材料及設備都是從國外成套引進，自身不具備產品和設備的開發(fā)能力。

　　受加工工藝影響，批量研磨出來的陶瓷插芯的套管外圓直徑、內孔直徑相差較大，而且會出現一定的真圓度和同心度，這些參數直接決定了產品質量，因此，對陶瓷插芯的這些參數進行檢測非常必要。

　　與陶瓷插芯的制造技術相似，光纖連接器的檢測分析技術也是日本等發(fā)達國家處于領先地位。下面簡單介紹兩家日本公司的相關設備。

　　日本active公司開發(fā)的光線連接器測量產品系列包括單插芯離心距和孔徑測量儀(single ferrule eccentricity & circle accuracy)，全自動單插芯離心距和孔徑測量儀(fully automatic single ferrule eccentricity & circle accuracy)，多芯光纖連接器孔徑閑距測量儀(multiple core optical connector pitch)，半自動單插芯內徑和離心距分揀機(semiautomatic single ferrule inner diameter and eccentricity amount sorting machine)，端面檢測儀(connector / fiber endface inspection machine ( for mu / sc connector))。

　　其中，全自動單插芯離心距和孔徑測量儀采用圖象處理技術，手動、自動光設置，具有數據處理和保存功能，可對內徑、離心度等參數進行測量并自動分檔，顯示到0.001μm，測量精度為3б≤0.1μm，測量周期為8秒/轉。外徑功能可選，測量精度為0.1μm。

　　多芯光纖連接器孔徑閑距測量儀采用激光外差移位計和圖象處理技術，測量多芯光纖連接器孔徑閑距、孔徑、導孔和插芯孔等參數，具有自動對焦，圖象保存、顯示，數據處理等功能，顯示到0.001μm，測量精度為3б≤0.15μm。

　　日本mitutoyo(三豐)公司的真圓度儀主要有ra-100、ra-1400/1500、ra-2100、ra-h5100、ra-2100 cnc、ra-h5100 cnc等設備以及ra-2100h cnc series 211-cnc、ra-h5100cnc series 211-cnc、ra-100 series 211、ra-1400/ra-1500 series 211、ra-2100as/ds/ah/dh series 211、ra-h5100as/ah series 211等系統。

　　其中，ra-1400/ra-1500真圓度測量儀的回轉臺搭載了新構造的空氣軸承來驅動，適用usb進行通訊及資料處理，旋轉精度(0.07+0.06h/100)μm，z軸(立柱)直線度0.15μm/50、0.3μm/150，外壁/內壁最大測量高度150mm。

　　目前，光纖通信已在我國推廣應用。國家有關部門也已把它列為我國今后重點發(fā)展的高科技產業(yè)之一。因此，可以預料，我國未來光纖連接器的使用量將會與日俱增。

　　但是現在，我國大多研究的是光纖連接器的端面檢測，對光纖陶瓷插芯的幾何參數的測量，技術上比較落后。如對于內徑的測試，國內普遍采用的人工檢測方法，分別用不同直徑的鋼絲插入內孔，尋找最合適的直徑來判斷內孔的尺寸，這種方法無法檢測內孔的真圓度。同心度的檢測是采用人工上料，旋轉插芯，觀察顯示屏幕上的圖像位置的上下波動幅度來確定同心度。對真圓度的測量采用硬度很強的鋼針，尖端插入插芯的前端面，旋轉插芯，在鋼針尾端裝有位移傳感器記錄鋼針尖端上下波動的位移量，并發(fā)送到pc，計算插芯內孔的真圓度。以上這些檢測方法認為誤差大，檢測效率低，且不適用于批量檢測。

　　因此，國內廠商有必要研制出具有自主技術的陶瓷插芯檢測設備，既可降低生產成本，又可克服對國外產品的依賴。

　　日前，湖南大陶精密科技有限公司在長沙高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)奠基，并將于今年10月投產。據了解，這是國內目前最大的陶瓷插芯生產基地，這個項目不但對國內光通訊產業(yè)起到帶頭作用，并且將一改該系列產品長期由日本產品占市場主導的格局。

　　湖南大陶精密科技有限公司由香港上市的大陶精密科技(香港)股份有限公司和控股吉林物華上市公司的深圳中技實業(yè)(集團)有限公司聯合投資組建，主導產品為光無源陶瓷插芯及系列產品。項目投資5億元人民幣，建成后開通4條生產線，年產陶瓷插芯2700萬個，陶瓷套管2700萬只的生產能力。年產值可達10億元，年上交稅收近2億元，并提供就業(yè)崗位3000個。

　　陶瓷插芯是光通訊的核心器件，光纖到戶的“最后1公里”都要使用該器件。據有關業(yè)內人士預測，全球真正實現三網合一光纖到戶后，該產品的需求量將是現在的5-10倍。目前，該產品主要生產商集中在日本的“京瓷”、“TOTO”、“阿德曼”等大公司手中。我國使用該產品，主要依靠進口。

　　據了解，香港大陶是全球第7大陶瓷插芯生產商，擁有自己的知識產權。他們已與深圳中技合作，在深圳建成了1條生產線。湖南大陶建成后，該公司的生產能力將上升到全球第4位。

　　大陶精密科技(深圳)有限公司負責人黃治家說，他們看中了湖南地處華南的地理優(yōu)勢，以及湖南方面的優(yōu)惠政策，特別是湖南的勞動力成本，最后將公司選址在長沙。

　　湖南大陶還將有許多大手筆運作。黃治家透露，他們將加強科技攻關，力爭建立國內最大的氧化鋯粉合料生產基地，填補國內空白;并將建成國內最大的光纖連接器生產基地。

　　9/17/2003,北京愛爾創(chuàng)精密陶瓷技術有限公司與清華大學新型陶瓷及精細工藝國家重點實驗室合作，分別攻克技術難關，采用具有自主知識產權的技術，已開始大批量生產光纖連接器用氧化鋯粉體及氧化鋯陶瓷套筒。其合作企業(yè)某化工有限公司批量生產的光纖連接器用氧化鋯粉體的性能指標已達到日本TOSOH公司的技術水平，氧化鋯粉體在1350℃下可燒結致密，已形成了年產300噸的生產能力;北京愛爾創(chuàng)精密陶瓷技術有限公司完全采用國產氧化鋯粉體及自主研發(fā)的精密加工設備，氧化鋯陶瓷套筒成品的生產量已達到月產50萬只，套管毛坯月產80萬只，今年年底套筒成品及毛坯的月生產能力將分別達到100萬只和150萬只。

　　光纖活動連接器是光線通信系統中必不可少的無源器件，是實現光纖與設備、光纖與儀表、光纖與光纖之間快速可靠通斷連接的一種手段。用于光纖活動連接器(connector)的氧化鋯插針(ferrule)和套筒(sleeve)由于具有精度高(內孔精度為1微米)、使用壽命長等特點，正逐步取代金屬件，得到廣泛應用。隨著光通訊技術的迅猛發(fā)展，對用于光纖活動連接器的氧化鋯插針和套管的需求也增加很快。2000年全世界的需求量約為2億套，2001年原預計約為4億套，但由于IT行業(yè)的不景氣及美國“9.11”事件的影響，實際約為2.5億套，估計以后10年的增長率為25%-30%，2005年將達到5億套。氧化鋯陶瓷插針及套筒已成為市場需求量最大的高技術陶瓷產品之一。

　　2000年以前只有京瓷(Kyocera)、東陶(Toto)等幾家日本公司掌握氧化鋯陶瓷插針及套管的完整生產技術。近年來，我國大陸和臺灣數十家企業(yè)開始從國外引進陶瓷插針生產線，現在已形成了月產500萬只的生產能力，但生產插針用用氧化鋯粉料還需從日本進口。日本還未向我國轉讓氧化鋯陶瓷套筒技術，國內有數家研究和生產單位在研發(fā)和小批量生產氧化鋯陶瓷套筒，而批量生產的氧化鋯陶瓷套管還必須采用進口，花費大量的外匯，并且昂貴的日本原料大大削弱了我國產品的競爭優(yōu)勢。我國已引進了陶瓷插針成品及毛坯的生產技術，但生產插針用氧化鋯粉體及陶瓷套筒還需大量進口，這些大大制約的我國光纖連接器的發(fā)展。

　　我國“八五”、”九五”國家攻關計劃一直支持氧化鋯超細粉體的研究，但主要是針對氧化鋯球閥、磨介及耐磨部件等產品。2002年初“十五”863計劃將“用于光纖接口插針原料的高質量ZrO2超細粉體低成本規(guī)模化制備技術”列題，上海硅酸鹽研究所招標拿到這一任務。我合作企業(yè)某化工有限公司是我國最大的高純氧化鋯粉體生產廠家，生產能力可達月產70噸，其中80%以上銷往美國、西歐、南韓及臺灣等國家和地區(qū)，1999年開始與清華大學新型陶瓷及精細工藝國家重點實驗室合作研究光纖連接器用氧化鋯粉體，2002年初參加了863計劃這一課題的招標。招標失敗后，企業(yè)繼續(xù)投入大量資金進行研發(fā)，采用全新的工藝路線，終于研究出了可用于光纖連接器的粉體，質量達到了日本TOSOH公司的水平，2002年底建成年產300噸的光纖連接器用氧化鋯粉體生產線?，F在粉體已開始批量出口日本及韓國，國內主要陶瓷插針廠家已開始批量試用。

　　北京愛爾創(chuàng)精密陶瓷技術有限公司2001年開始采用國產氧化鋯粉體進行陶瓷套筒生產的研發(fā)， 2002年初取得成功，所采用的陶瓷毛坯成型及精密加工方法與日本完全不同，技術具有自主知識產權，該技術具有加工效率高、設備投資小及產品質量穩(wěn)定等特點。主要解決了以下技術難點：陶瓷套管毛坯內孔的精密控制、內孔的高效率低成本加工以及關鍵設備的國產化等。公司2002年9月開始批量生產，現在氧化鋯陶瓷套筒成品的生產量已達到月產50萬只，套管毛坯月產80萬只，產品已受到國內主要用戶的認可，產品已開始取代日本產品，使用在中國電信等光纖主干線上。

　　由于插針和套管的生產屬于高科技勞動密集型產品，世界上生產插針和套管的大部分廠家將向勞動力資源豐富的中國轉移，現在兩家公司對光纖連接器氧化鋯粉體及氧化鋯陶瓷套筒研發(fā)成功，并形成規(guī)模生產能力，將極大地促進民族工業(yè)的發(fā)展，使我國在光纖連接器這一領域具有較大的競爭優(yōu)勢。當然，我們也有信心面對這一過程中的各種挑戰(zhàn)，為樹立民族品牌不懈努力!(愛爾創(chuàng)精密陶瓷技術有限公司　司文捷 (博士))