摘要：隨著數(shù)字化和智能時(shí)代的到來，信息傳輸領(lǐng)域正在經(jīng)歷爆炸式增長(zhǎng)。在面對(duì)特種領(lǐng)域的信息傳輸需求方面，特種光纖已成為信息傳輸?shù)闹饕浇椋С中畔⒍嘣袌?chǎng)的發(fā)展，特別是在智能電網(wǎng)，軍事，醫(yī)療和能源等特種領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。本文將分析特種光纖的發(fā)展現(xiàn)狀、分類和具體應(yīng)用領(lǐng)域。

　　隨著光纖逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)，特種光纖市場(chǎng)正在迅速開放。特種光纖技術(shù)具有技術(shù)要求高，技術(shù)難度大，與最終用戶需求緊密結(jié)合的特點(diǎn)。美國(guó)對(duì)華高科技出口管制的20種產(chǎn)品清單明確包含了特種光纖，這迫使中國(guó)特種光纖的技術(shù)努力突破、市場(chǎng)蓬勃發(fā)展。

　　特種光纖的發(fā)展現(xiàn)狀

　　特種光纖用于特定波長(zhǎng)，由特種材料制成，根據(jù)特殊波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用特殊涂層材料，具有特種功能。在封裝方法和尺寸方面，國(guó)產(chǎn)特種光纖主要包括偏振保持單模光纖，大直徑大數(shù)值孔徑光纖，雙包層光纖和三角芯光纖。我們?nèi)粘Ｋf的特種光纖主要是指偏振保持單模光纖。

　　從狹義上講，特種光纖是一種具有特種性能的光纖，其用途與國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)光纖不同。其材料摻雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工藝，傳輸波長(zhǎng)，光學(xué)性能，機(jī)械和環(huán)境特性都很特殊，服務(wù)于不同的行業(yè)領(lǐng)域。從廣義上講，特種光纖和通信光纖專用光纜甚至組件都屬于特種光纖(產(chǎn)品)范疇，應(yīng)用于電力、通信、石油石化、傳感、軍事和工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。

　　目前，我國(guó)特種光纖市場(chǎng)的主要特點(diǎn)是市場(chǎng)分散，總需求量小，產(chǎn)品種類繁多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，制造成本高。在國(guó)內(nèi)，沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能都很小。從應(yīng)用市場(chǎng)來看，國(guó)內(nèi)航空航天，風(fēng)能，燃料電池等新型工業(yè)應(yīng)用將為特種光纖提供更多市場(chǎng)。

　　預(yù)估2014-2019年全球特種光纖市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到7.8%，到2019年，全球特種光纖產(chǎn)能有望增至8.417億磅。其中，中國(guó)占增量的34%。從區(qū)域市場(chǎng)而言，北美、西歐和日本是全球最大的三個(gè)特種光纖市場(chǎng)，占全球總需求量的72%，低于2007年的76%。未來5年，包括中國(guó)、印度在內(nèi)的新興經(jīng)濟(jì)體還將迎來特種光纖這一市場(chǎng)的快速發(fā)展。

　　特種光纖的分類

　　保偏單模光纖是最常用的特種光纖，偏振保持光纖，指能使輸入該光纖的線偏振光獨(dú)立、穩(wěn)定的在光纖中傳輸?shù)囊环N單模光纖。偏振光是光波、電磁波、電場(chǎng)振動(dòng)方向不與傳播方向一致的光。線偏振光指光波電場(chǎng)的指向限于某一平面內(nèi)，只沿一個(gè)方向振動(dòng)的偏振光。以下對(duì)偏振保持單模光纖將做更詳細(xì)的分類。

　　1、單偏振光纖。通過專門設(shè)計(jì)與制造工藝，使光纖中構(gòu)成基模的兩個(gè)線偏振模之一為導(dǎo)模，可低損耗傳輸。另一個(gè)模截止或產(chǎn)生嚴(yán)重泄漏而衰減，使這種光纖的輸出光始終只有一種單一的偏振模式的光纖。

　　2、紅外光纖。傳遞波長(zhǎng)為2-4微米中紅外波段內(nèi)的光信號(hào)或光能量的光纖。在寬波段內(nèi)色散很低對(duì)輻射的敏感性亦很低。可用于超長(zhǎng)距離無中繼，超大容量的通信系統(tǒng)、抗輻射通信系統(tǒng)、紅外光纖傳感器和非線性光學(xué)元件、紅外能量傳輸線等。

　　3、塑料光纖。包層為低折射率、纖芯為高折射率的透明塑料制成的光纖。直徑為數(shù)十微米至數(shù)毫米。在遠(yuǎn)紅外和紫外波段比光學(xué)玻璃的透過率超過50%，與發(fā)光二極管配合使用，可用于傳輸距離120米以內(nèi)低速率的光通信系統(tǒng)。

　　4、耐輻射光纖。用耐輻射材料制作的光纖，可以在核輻射環(huán)境中正常工作。一般玻璃光纖受核輻射時(shí)會(huì)因染色而失去透光能力，含鈰的玻璃具有很好的耐輻射能力，因此用來制做光纖可以獲得較好的效果。

　　特種光纖的應(yīng)用領(lǐng)域

　　通信/器件應(yīng)用領(lǐng)域：主要是用于通信信號(hào)放大和光纖激光器的摻鉺和摻鉺有源光纖，用于通信和通信設(shè)備的保偏光纖，耦合光纖和抗彎曲光纖用于無源光器件，色散補(bǔ)償光纖用于通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的色散管理等;

　　軍工應(yīng)用領(lǐng)域：耐高溫光纖/紫外光纖/彎曲光纖/ UV光纖等在高溫高壓等惡劣環(huán)境下使用， FOG保偏光纖用于航空核心器件光纖陀螺，抗輻射光纖用于光纖延時(shí)器;此外，還有用于激光雷達(dá)的高功率激光傳輸光纖和電纜，以及超連續(xù)光子晶體光纖。

　　電力應(yīng)用領(lǐng)域：玻璃光纖覆蓋的大芯光纖和塑料覆層，電力電纜和轉(zhuǎn)換器閥門和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制部件;此外，光纖電流互感器用于超高壓電流監(jiān)測(cè)。

　　醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域：用于激光手術(shù)的各種類型的鈥激光和綠色激光的特種醫(yī)療大芯光纖，用于激光成像的特種數(shù)值孔徑和用于端部的光導(dǎo)，還有用于醫(yī)療傳感的傳感光纖產(chǎn)品，需要醫(yī)學(xué)認(rèn)證。

　　能源/軌道交通應(yīng)用領(lǐng)域：用于軌道交通機(jī)車加工的長(zhǎng)距離輸油管道用振動(dòng)傳感電纜，耐高溫光纖和石油石化電纜傳感光纜用于大芯線能量傳輸光纖和軌道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。

　　國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)情況

　　2015年，在相關(guān)多元化的戰(zhàn)略之下，長(zhǎng)飛成立了特種產(chǎn)品事業(yè)部。在過去的幾年中，長(zhǎng)飛特種事業(yè)部實(shí)現(xiàn)了高速增長(zhǎng)，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)35%左右，營(yíng)業(yè)額從起步階段的數(shù)千萬到2018年的近3億。

　　目前，國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局上，形成了兩大深度聯(lián)盟，它們基本具備全系列化特種光纖產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)外相關(guān)市場(chǎng)具備穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)，即康寧與藤倉聯(lián)盟、OFS與古河聯(lián)盟;此外，也有一批具備專有技術(shù)和自身市場(chǎng)的特纖廠商，如Nufern、LEONI、Fibercore、J-Fiber、Fiberguide等。

　　我國(guó)的光纖光纜廠商在生產(chǎn)特種光纖方面，只有少數(shù)形成了國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模，長(zhǎng)飛作為全球領(lǐng)先的預(yù)制棒、光纖和光纜生產(chǎn)廠商，在特種光纖領(lǐng)域精耕細(xì)作多年，擁有PCVD和MCVD等核心預(yù)制棒生產(chǎn)工藝和平臺(tái)，經(jīng)過多年的技術(shù)沉淀，在市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，長(zhǎng)飛公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了特種光纖全系列化，擁有完善的特種光纖預(yù)制棒及相關(guān)原材料—全系列特種光纖—特種光纖組件及系統(tǒng)模塊產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)鏈具備核心國(guó)產(chǎn)化規(guī)模。

　　從未來應(yīng)用上看，特種光纖將在三大領(lǐng)域大放異彩。一是物聯(lián)網(wǎng)細(xì)分市場(chǎng)，隨著整個(gè)社會(huì)的信息化水平不斷提升，大量的非運(yùn)營(yíng)商的企業(yè)網(wǎng)和專網(wǎng)有“光進(jìn)銅退”的需求，如核電、石油石化等特殊化場(chǎng)景下需要使用特種光纖;二是感知網(wǎng)，分布式傳感網(wǎng)對(duì)于光纖的精度和實(shí)時(shí)性都有非常高的要求，長(zhǎng)飛早在2015年就開始了基于特種光纖的分布式光纖傳感技術(shù)的研究;三是高端智能制造，隨著智能制造水平的不斷提升，光纖激光器的需求將快速增長(zhǎng)，長(zhǎng)飛目前正在加快工業(yè)級(jí)系列激光產(chǎn)品的研發(fā)。

　　結(jié)語

　　作為光纖技術(shù)未來的發(fā)展方向，特種光纖在各個(gè)領(lǐng)域尤其具有廣泛的應(yīng)用。近年來，一系列特種的光纖，例如用于光纖傳感的保偏光纖和用于光纖激光器的摻鉺光纖，已經(jīng)迅速發(fā)展。隨著《中國(guó)制造2025》和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷推進(jìn)，特種光纖能滿足特殊行業(yè)不同應(yīng)用環(huán)境下對(duì)各類高端信息技術(shù)的需求，有助于提升其智能制造水平，因此特種光纖在未來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中具有重要的一席之地。中國(guó)的特種光纖產(chǎn)業(yè)將在未來20 - 30年內(nèi)經(jīng)歷革命性的變革，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化是革命性變化的核心技術(shù)和主要途徑。