武汉长盈通技术总监廉正刚：光纤产业的结构与思考（一）

7/31/2018,作者，武汉长盈通技术总监廉正刚。

光通信实现了人与人的连接
   人类总是以社会的形式存在，人与人之间的沟通、协同是社会存在必不可少的要素。那么，可以拉近人与人之间距离的技术都可以成为巨大的产业，比如汽车、高铁、航天、网络、物流等等。光通信行业的高速发展除了技术上的突破，更重要的也是已经成为人们沟通的强大基础，已经形成了一个由国内、外千万家企业组成的体系。
   光纤产业发展的半个世纪中，经历了如火如荼的飞速进步，也有互联网泡沫等小小的波澜，加之近期中美贸易战也略有影响。但是国家通过“一带一路”、“军民融合”等关键政策在支持行业的发展。为了促进光纤通讯技术的普及和应用的目的，我们可以通过下面“树图”来了解光纤技术与应用市场的概况。“树根”是由企业、研究所、技术、新材料来支撑，同时存在着各类的合作与竞争，包括国家间的、企业间的合作与竞争，也有高校与企业的密切合作。而我们知道一个行业的发展都离不开甚至依赖跨界的互相配合与协作才能维生。例如航天航空等尖端制造领域的快速发展均离不开基础材料领域的突破。那么，我们的光纤也要与电子、物理、化学、机械等等的技术方面的紧密结合，才能更加完善的发展起来，才能形成大的产业链，道理就如同互相依附盘根错节“树根”一样。往上看，树上长出的枝芽和果实是技术的应用方向，我们看到“工业4.0”的巨型市场带动的不仅仅是光电子产业，还有更为广泛的应用，比如大数据、区块链、以及大量的配套行业。另外，量子产业对通讯行业也是有推动作用的，并且这也是中国有望冲击诺贝尔奖关键领域。

 
图1：光纤产业树图，“树根”是企业、技术，以及各类光纤对行业起到基础支撑作用；“树枝”或者果实是多个应用方向的罗列，其中不乏“工业4.0”的巨型产业以及中国可以冲击诺贝尔奖的量子产业。

光电子传感是更大的市场，特种光纤起到关键作用
   科技进步给人类带来了便利的同时，“不可持续性”其实让人类也在遭受着“破坏性”发展。另一个很大的矛盾，全球普遍关注的人工智能、生物技术，将会造成我们的下一代失去工作机会。马克思在1848年已经预测未来的发展，科技和资本将排除全球商业发展道路上所有的障碍、边界和摩擦，直到现在，依然遵循并匹配发展着。让我们假设科技是可以永无止境的发展，对此造成的失业、贸易竞争等等结果，其实需要我们有全新市场的开发，甚至全新空间的开发，可能才是人类发展的方向。
   从历史的角度看，哥伦布发现了一个欧洲人之前完全不知道的空间，尽管是血泪的发展历程，但是引发了“工业革命”，推动了发展。全新的空间，就是巨大的市场。从现在看未来：（1）太空、（2）海洋以及（3）虚拟网络，才是无限大的市场。我们光电子怎么才能融入呢？
   光纤是“大纤维”概念中的一支，光纤是可以实现光波导的功能的纤维，就像图2中，一个简单的纤芯和包层结构，实现了光信息传输。光纤作为一种基础原材料有很多优势，小、轻、价格低、化学成分稳定、抗电磁干扰、可编织等，有潜力在很多特殊环境下使用。一根细细的光纤经历了半个世纪的洗礼，不仅仅是“连接”媒介，特种光纤如今也成为光纤激光器、光纤传感器技术的核心部件。图3中就涉及到特种光纤的简单介绍。

 
图2：通讯单模光纤的结构是高折射率玻璃纤芯和略低折射率玻璃包层结构，光传导是利用不同折射率的界面形成的全反射。

 
图3：特种光纤属于光纤的一类，可以具体细分成特殊结构、特殊涂层和特殊材料。

表1：光纤分类和应用



   列表中的第几代光纤并不重要，仅仅是分类方法；试图把技术进行清晰分类都是“徒劳”，但是便于记忆和理解。每一种光纤都有自己专注的应用领域，也可以根据应用继续细分，全球还没有某一家公司可以开发覆盖如此广泛的应用领域。
人类发展要有一个方向，人类似乎对自己的命运还没搞清楚。不过习总书记说：应该风雨同舟，荣誉与共，努力把我们生于斯、长于斯的这个星球建成一个和睦的大家庭，把世界各国人员对美好的生活的向往变成现实。