2016年,人类提出光纤通信理念整整半个世纪。
2016年,从中国科研人员“土法上马”拉出第一根光纤算起,过去了40年。
一根头发丝粗细的光纤从实验室产品到能容纳全球48亿人同时在线通话;一个从无到有的产业从全套引进到年产量达到绕地球几千圈,到造就多家全球光纤业“领袖企业”,到参与制定行业国际标准,光纤及其产业书写出一个精彩的中国传奇。
故事,得从号称“九省通衢”的武汉讲起。
“中国光纤之父”传奇:几盘电炉外加烧瓶,厕所旁的实验室拉出中国第一根光纤
1976年3月,武汉南望山,大地已经吐露出春天的气息。
武汉邮电科学研究院一个清洗间改造成的实验室里,一根长度为17米的玻璃细丝——中国第一根石英光纤,从赵梓森手中缓缓流过。检测仪器检测:光纤短波长0.85毫米,按照光的衰耗单位计算,衰耗为每公里300分贝,达标。
少有人意识到,这是一个传奇的开始,包括后来被称为“中国光纤之父”的中国工程院院士赵梓森。
如今,对通信业再外行的人,也知道光纤了。光纤到底是啥物质,“就是石英,说白了就是和玻璃一样的物质”,今年84岁高龄、但依然精神矍铄的赵梓森说。
1972年底,赵梓森第一次听说美国在研究“光纤通信”——利用玻璃丝进行通信。1973年5月,赵梓森参加了全国邮电科研规划会,在会上得知美国光纤通信研究已取得突破性进展,石英光纤衰减已降到每公里4分贝以下。
赵梓森意识到时不我待,在1974年8月写出《关于开展光导纤维研制工作的报告》,并先后向邮电部和国务院科技办公室作了详细汇报。同年,国务院科技办公室同意将光纤项目列为国家项目。
项目立了,但也就是个“可有可无的小项目”。起步时,赵梓森拿到很少的钱,有了几个人的研发团队。院方拨给赵梓森一间不大的清洗间。还没来得及腾清的房间在楼梯拐角处,紧挨着厕所。
赵梓森的——也是中国的“光纤之旅”就这样起步了。
熔炼车床没有,拉丝机没有,怎么办?搞不到洋的,土法上马,按照国外科技文件仿着来。几盘电炉、几只烧瓶、一台废旧车床,这就是当时的光纤拉制核心设备。
拉出光纤首先要熔炼出合格的石英玻璃棒,这是一项危险的实验,稍有不慎还会引起爆炸。在一次实验中,气体管道突然漏气,直冲进赵梓森的眼睛和口腔里,他顿时晕倒在地。幸亏同事及时送医,否则后果不堪设想。
1979年,赵梓森的团队终于拉制出中国第一根具有实用价值,每公里衰耗只有4分贝的光纤。
从百万字节每秒到现在动辄以千亿字节每秒计量的数据传输量,发轫于几盘电炉和几个烧瓶。
长飞“起飞传奇”:从欧式插座到世界纪录
武汉光谷,长飞光纤光缆股份有限公司拉丝车间内,一根直径20厘米、长3米的世界最大预制棒——经过材料配比的透明石英圆棒,在超过2000℃的高温炙烤下,发出炫目光芒。经过拉丝塔,头发丝般粗细的光纤轻盈跃出,一根光棒可以拉出光纤7500公里。
2015年,长飞从拉丝塔“飞”出的光纤光缆长度可绕地球3000多圈,光纤销量首次反超美国,与预制棒产量双双问鼎全球第一。曾经以美国为主导,日本、欧洲紧随的世界光纤光缆产业格局,自此必须添加上中国的名字。
长飞公司厂房,建筑平面呈风叶形,至今留存着风车之国荷兰建筑的印记。厂子里不少办公室是拉毛墙面,墙上的插线板插孔还是欧式双圆柱制式。
“现在充电还需要电源转换器。”谈及公司的发展,在长飞工作20多年的副总裁闫长鹍指着这个中国第一家光纤合资企业至今留存的外国印记,打开了话匣子。
上个世纪80年代,即便是事关命脉的国防干线也还是以铜线为主,解决信号衰减只能靠部分里程后增设信号放大器。“这就是为啥通信里程一远就基本靠喊。”当时还在部队通信部门工作的闫长鹍回忆道。
改变通信业产业落后状况、发展光通信还只能靠引进。几圈谈判下来,美国康宁、日本电信以及欧洲一些光纤厂家都说:买我们产品,没问题;和你们中国人一起搞产业,免谈。只有荷兰飞利浦愿意做部分技术转让。
从1984年选项开始,到公司起步,整个谈判过程历时4年。1988年5月,邮电部、武汉市、荷兰飞利浦三方合资成立了长飞公司。
一切,都是从头开始。
“市场换技术”之路对我国众多产业来说是个老故事了,光纤制造行业也不例外。“那时候,从核心设备到螺丝钉、配件都需要进口。”闫长鹍清楚地记得,当初采购配件时,对方明确告知,配件是在采购基础上加上25%的利润,“但是没办法,还得买他的,因为没有别的选择”。
装备制造水平的落后,让“谈判”几乎没有回旋的余地。2000年,当时实力并不强大的长飞公司痛下决心,开始自主研发设备。10年卧薪尝胆,长飞终于实现了光缆光纤整套设备的自主研发,自主生产。
新生产设备的开发,信息化的集成,自动化生产线的改造,大大提高了生产效率,拉丝塔的拉丝速度也由原来的2000米/分钟,跃升为3000米/分钟,这是目前全世界光纤拉丝的最高速度。
现在,长飞已成为全球唯一掌握光纤生产三大工艺技术的领军企业,全球第一大光纤和预制棒供应商、全球第二大光缆供应商,从“追随者”成为“领军者”。技术升级,产能提升,让原本每公里上千元的光纤,到现在降到不到80元,推动光纤步入寻常百姓家。
集群式产业传奇:从“信息铺路”到“信息造城”
不久前,湖北省召开科技大会,武汉邮电科学研究院的一则消息让人振奋,该院实验室再次刷新光传输世界纪录,达到每秒400T。这意味着一根头发丝粗细的光纤,可容纳全球48亿人同时在线通话。
在光纤光缆产业里,那根圆圆的光纤预制棒属于核心技术领域。长期以来,生产工艺一直掌握在发达国家少数企业手中。每年,我国光纤预制棒进口比例超过50%,大部分光纤、光缆生产厂家都处在“买棒拉丝”的阶段。
2003年起,长飞成立了具有自主知识产权的新一代预制棒规模化生产技术开发项目组,先后开发出国际领先的大、小尺寸光纤预制棒,并实现量产。
经过多年的发展,长飞实现了预制棒、光纤、光缆核心装备的自主开发、制造和对外销售,是全球唯一同时掌握三大主流预制棒制备工艺的企业,同时也是全球行业内产品最全、产业链最长的企业。
长飞所在的武汉光谷已经成为全球最大的光纤光缆研制基地,光纤光缆国内市场占有率66%,国际市场占有率25%,销量世界第一。
在光谷之外,我国光通信产业规模约350至400亿元,全国通信企业预计超过2000家。我国已经成为全球最主要的光纤光缆市场和全球最大的光纤光缆制造国,年产量占全球产量50%以上。
但不可否认的是,与国际相比,中国“还有很长的路要走”。
谈到产业问题,赵梓森说:“中国当前面临光纤生产能力过剩的挑战。但高档光器件还是不足,仍然需要进口。其次是光纤入户的费用太贵,进一步提速后的费用更加高昂,而我国广大农村的光纤普及率仍然较低。”
“4G时代只相当于信息铺路,5G可以看成是信息造城的时代,最终实现信息随心而至,光纤让万物触手可及。”武汉邮科院总工程师余少华对未来充满信心。
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