Како глобални талас рачунарске енергије са вештачком интелигенцијом расте, оптичка влакна-„крвни судови“ комуникационих мрежа- доживљавају невиђену потражњу. Ипак, цео ланац индустрије је уско грло наизглед неупадљивом стакленом шипком, која је сада изузетно ретка роба. Цене предформи оптичких влакана су скочиле, а највећи раст се приближавао 550%. Шта чини овај материјал тако тешким за набавку?
Недавно, подстакнута експлозијом потражње за АИ рачунарством и реструктурирањем глобалног ланца снабдевања, индустрија оптичких влакана и каблова је ушла у циклус процвата „заједно расте количина и цена“, са пуним књигама наруџбина компанија. Међутим, највеће уско грло за проширење капацитета у компанијама за оптичка влакна и каблове је преформа оптичких влакана, опште позната као „шип предформе“. Као одговор на снажну потражњу, водећи домаћи играчи убрзавају сопствено истраживање и развој и ширење производње преформа.
1. Недостатак преформираних шипки: Зашто је то постало уско грло у индустрији?
Подразумева се да је директно ограничење глобалног снабдевања оптичким влакнима горњи материјал-преформа оптичког влакна, која се обично назива „шип предформе“. Предформа је цилиндрични штап од кварцног стакла високе-чистоће, са централним делом (штап језгра, који се назива и слој језгра) од стакленог материјала са већим индексом преламања, и спољним слојем (слој облоге) од стакла са нижим индексом преламања. Као "мајка" производње оптичких влакана, пречник штапа преформе креће се од неколико десетина милиметара до 210 мм, а дужина од једног до неколико метара. Једна преформирана шипка може произвести хиљаде километара оптичких влакана. У зависности од чистоће и квалитета сировина, прецизности технологије и процеса производње, квалитет готове предформе значајно варира. Квалитет предформе у великој мери утиче на квалитет и карактеристике добијеног оптичког влакна, као што су чистоћа, затезна чврстоћа, ефективни индекс преламања и слабљење. Предформа чини око 70% дистрибуције профита у ланцу индустрије оптичких влакана, далеко више од 20% влакана и 10% каблова; раније је то такође био материјал за који је страна технологија држала задаћу.
Индустрија класификује предформе у три категорије: А, Б и Ц. Тренутно, најтраженији производ-преформе је „А2 преформа оптичких влакана“, која даје влакно са јаком отпорношћу на савијање, широко коришћено у АИ инфраструктури и влакнима-за--кућне апликације.
Потражња за А2 преформама, високо-категоријом, је експлодирала, са просечним ценама које су порасле за скоро 550% у поређењу са почетком прошле године. Подаци показују да су котације А2 преформе порасле са 22–30 јуана по еквивалентном километру влакана почетком 2025. на 160 јуана по еквивалентном километру влакана средином 2026, што је повећање од скоро 550%.
2. Дешифровање процеса: главне производне технологије за предформе оптичких влакана
Израда штапа језгра
Типичне методе за производњу штапа језгра предформе оптичког влакна спадају у две категорије:
Методе унутар{0}}цеви, укључујући модификовано хемијско таложење паре (МЦВД) и плазма хемијско таложење паре (ПЦВД);
Методе ван{0}}цеви, укључујући спољно таложење паром (ОВД) и аксијално таложење паром (ВАД).
Модификовано хемијско таложење паре (МЦВД)
МЦВД користи ултра-чист кисеоник као гас-носач да убаци сировине као што су силицијум хлорид и додатке као што је церијум хлорид у ротирајућу, загрејану кварцну цев (1400–1600 степени). Реактанти пролазе кроз хемијску реакцију за производњу чађи-попут СиО₂ оксида, који се таложи на унутрашњем зиду обложне цеви и затим се загревањем синтерује у провидни стаклени слој.
Плазма хемијско таложење паре (ПЦВД)
ПЦВД је у основи сличан МЦВД-у, али уместо коришћења спољашњег извора топлоте, микроталасна шупљина генерише плазму да обезбеди топлоту за реакцију. Сировине се уносе у цијев од кварцног стакла; микроталаси се спајају у цев, побуђујући реакционе гасове у стање плазме. Реакција наноси стаклени слој на унутрашњу површину цеви за облагање. Након што се нанесе довољно стаклених слојева, цев за облагање се загрева у извору топлоте и слаже у чврсту предформу, која постаје језгро.
Вањско таложење паре (ОВД)
У ОВД, сировине (углавном СиЦл₄ и допант ГеЦл₄) се убацују као гасови у горионик водоник-кисеоник. Они хидролизују у пламену окси-водоника да би формирали СиО₂ и друге производе, који постоје као чађ и таложе се на керамичку циљну шипку која се непрекидно ротира. Након вишеструких пролаза да би се постигла жељена величина, порозна предформа се уклања са циљне шипке, чиме се добија порозна шипка са језгром. ОВД се може користити за израду слоја језгра предформе или у комбинацији са другим методама производње језгра и шипке за производњу спољне облоге.
Аксијално таложење паре (ВАД)
ВАД је у основи сличан ОВД-у, осим што се таложење не дешава радијално на спољну површину циљног штапа, већ аксијално на врх семенског кварцног штапа.
Производња кварцних цеви и навлака за предформе
Кварцна цев се користи као супстрат за таложење у процесима унутар цеви као што су МЦВД и ПЦВД. Унутрашња облога и материјал језгра се узастопно депонују унутар цеви од кварцне облоге, која се затим скупља у шипку за предформу; цијев кварцне облоге постаје део спољне облоге.
Процес уметања шипке са језгром у цев са чахуром и њиховог сажимања у коначну предформу оптичког влакна назива се метода увлачења (РИЦ или шипка у цилиндру). Кварцне навлаке постају део оптичког влакна током цртања, тако да морају испунити строге захтеве за тачност димензија, чистоћу и квалитет.
За производњу кварцних кошуљица и навлака за предформе, мејнстрим технологија на међународном нивоу је ОВД процес, док се код куће (Кина) користи ПСОД (пласма чађи вањско таложење) процес.
Вањско таложење паре (ОВД)
ОВД је екстерни процес хемијског таложења паре са широком применом, укључујући директну производњу шипки за језгро и, што је још важније, као технику таложења спољашње облоге. За спољну облогу, ОВД може или да депонује спољне слојеве директно на шипку језгра да би произвео предформу, или може да произведе кварцне цеви са језгром независно (без шипке за језгро) за каснију употребу као кошуљице у МЦВД или ПЦВД производњи штапова за језгро, или као навлаке усклађене са шипком језгра у РИТ или РИЦ процесима.
Високофреквентна плазма чврста спољашња таложења (ПСОД)
ПСОД процес користи високофреквентну индуктивно спрегнуту плазму за јонизацију ваздуха, стварајући плазма пламен који топи природни кварцни песак и таложи га на централну цев. Након таложења, резултујућа груба обрада се хладно обрађује у шупљи рукав са прецизним димензијама. Овај рукав служи као спољна облога; упарује се са штапом за језгро одговарајуће геометрије и величине, а затим се обрађује техником РИЦ (шипка у цилиндру) да би се формирала предформа оптичког влакна великог пречника, која се затим увлачи у влакно. Да би се обезбедио квалитет влакана, критични су квалитет топљења кварцног песка током ПСОД-а, садржај нечистоћа и прецизност хладне обраде кварцног производа.