जैसे-जैसे एआई कंप्यूटिंग शक्ति की वैश्विक लहर बढ़ रही है, संचार नेटवर्क की "रक्त वाहिकाएं" ऑप्टिकल फाइबर की अभूतपूर्व मांग बढ़ रही है। फिर भी संपूर्ण उद्योग शृंखला एक अगोचर दिखने वाली कांच की छड़ से बंधी हुई है, जो अब एक अत्यंत दुर्लभ वस्तु है। ऑप्टिकल फाइबर प्रीफॉर्म की कीमतें बढ़ गई हैं, जिसमें सबसे ज्यादा बढ़ोतरी 550% के करीब पहुंच गई है। इस सामग्री को प्राप्त करना इतना कठिन क्यों है?
हाल ही में, एआई कंप्यूटिंग मांग में विस्फोट और वैश्विक आपूर्ति श्रृंखला पुनर्गठन से प्रेरित होकर, ऑप्टिकल फाइबर और केबल उद्योग ने कंपनियों की ऑर्डर बुक भरी होने के साथ "मात्रा और कीमत एक साथ बढ़ने" के तेजी चक्र में प्रवेश किया है। हालाँकि, ऑप्टिकल फाइबर और केबल कंपनियों में क्षमता विस्तार के लिए सबसे बड़ी बाधा ऑप्टिकल फाइबर प्रीफॉर्म है, जिसे आमतौर पर "प्रीफॉर्म रॉड" के रूप में जाना जाता है। मजबूत मांग के जवाब में, प्रमुख घरेलू खिलाड़ी अपने स्वयं के अनुसंधान एवं विकास और प्रीफॉर्म उत्पादन के विस्तार में तेजी ला रहे हैं।
1. प्रीफॉर्म रॉड्स की कमी: यह उद्योग के लिए बाधा क्यों बन गई है?
यह समझा जाता है कि वैश्विक ऑप्टिकल फाइबर आपूर्ति पर प्रत्यक्ष बाधा अपस्ट्रीम सामग्री -ऑप्टिकल फाइबर प्रीफॉर्म है, जिसे आमतौर पर "प्रीफॉर्म रॉड" कहा जाता है। प्रीफॉर्म उच्च शुद्धता वाले क्वार्ट्ज ग्लास की एक बेलनाकार छड़ है, जिसमें एक केंद्रीय भाग (कोर रॉड, जिसे कोर परत भी कहा जाता है) उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ कांच सामग्री से बना होता है, और एक बाहरी परत (क्लैडिंग परत) कम अपवर्तक सूचकांक के साथ कांच से बनी होती है। ऑप्टिकल फाइबर निर्माण की "माँ" के रूप में, प्रीफ़ॉर्म रॉड का व्यास कई दसियों मिलीमीटर से लेकर 210 मिमी तक होता है, और लंबाई एक से कई मीटर तक होती है। एक एकल प्रीफॉर्म रॉड हजारों किलोमीटर ऑप्टिकल फाइबर का उत्पादन कर सकती है। कच्चे माल की शुद्धता और गुणवत्ता, प्रौद्योगिकी और उत्पादन प्रक्रिया की सटीकता के आधार पर, तैयार प्रीफॉर्म की गुणवत्ता में काफी भिन्नता होती है। प्रीफॉर्म की गुणवत्ता परिणामी ऑप्टिकल फाइबर की गुणवत्ता और विशेषताओं, जैसे शुद्धता, तन्य शक्ति, प्रभावी अपवर्तक सूचकांक और क्षीणन को बहुत प्रभावित करती है। ऑप्टिकल फाइबर उद्योग श्रृंखला में लाभ वितरण में प्रीफॉर्म का हिस्सा लगभग 70% है, जो फाइबर के 20% और केबल के 10% से कहीं अधिक है; पहले, यह भी एक ऐसी सामग्री थी जिस पर विदेशी प्रौद्योगिकी का दबदबा था।
उद्योग प्रीफॉर्म को तीन श्रेणियों में वर्गीकृत करता है: ए, बी, और सी। वर्तमान में, सबसे अधिक मांग वाला प्रीफॉर्म उत्पाद "ए2 ऑप्टिकल फाइबर प्रीफॉर्म" है, जो मजबूत झुकने वाले प्रतिरोध के साथ फाइबर का उत्पादन करता है, जिसका व्यापक रूप से एआई इंफ्रास्ट्रक्चर और फाइबर में उपयोग किया जाता है।
A2 प्रीफॉर्म, एक उच्च श्रेणी, की मांग में विस्फोट हुआ है, पिछले साल की शुरुआत की तुलना में औसत कीमतें लगभग 550% बढ़ गई हैं। डेटा से पता चलता है कि A2 प्रीफॉर्म कोटेशन 2025 की शुरुआत में 22-30 युआन प्रति समकक्ष फाइबर किलोमीटर से बढ़कर 2026 के मध्य में 160 युआन प्रति समकक्ष फाइबर किलोमीटर हो गया है, जो लगभग 550% की वृद्धि है।
2. प्रक्रिया डिक्रिप्शन: ऑप्टिकल फाइबर प्रीफॉर्म के लिए मुख्यधारा विनिर्माण प्रौद्योगिकियां
कोर रॉड का निर्माण
ऑप्टिकल फाइबर प्रीफॉर्म की कोर रॉड के निर्माण की विशिष्ट विधियाँ दो श्रेणियों में आती हैं:
संशोधित रासायनिक वाष्प जमाव (एमसीवीडी) और प्लाज्मा रासायनिक वाष्प जमाव (पीसीवीडी) सहित ट्यूब विधियों के अंदर;
बाहरी वाष्प जमाव (ओवीडी) और वाष्प अक्षीय जमाव (वीएडी) सहित ट्यूब विधियों के बाहर।
संशोधित रासायनिक वाष्प जमाव (एमसीवीडी)
एमसीवीडी एक घूर्णन, गर्म क्वार्ट्ज लाइनर ट्यूब (1400-1600 डिग्री) में सिलिकॉन क्लोराइड और सेरियम क्लोराइड जैसे डोपेंट जैसे कच्चे माल को खिलाने के लिए वाहक गैस के रूप में अल्ट्रा-शुद्ध ऑक्सीजन का उपयोग करता है। अभिकारक रासायनिक प्रतिक्रिया से होकर SiO₂ ऑक्साइड जैसी कालिख उत्पन्न करते हैं, जो लाइनर ट्यूब की भीतरी दीवार पर जमा हो जाती है और फिर गर्म करके पारदर्शी कांच की परत में जमा हो जाती है।
प्लाज्मा रासायनिक वाष्प जमाव (पीसीवीडी)
पीसीवीडी मूल रूप से एमसीवीडी के समान है, लेकिन बाहरी ताप स्रोत का उपयोग करने के बजाय, एक माइक्रोवेव कैविटी प्रतिक्रिया के लिए गर्मी प्रदान करने के लिए प्लाज्मा उत्पन्न करती है। कच्चे माल को क्वार्ट्ज ग्लास लाइनर ट्यूब में पेश किया जाता है; माइक्रोवेव ट्यूब में जोड़े जाते हैं, प्रतिक्रिया गैसों को प्लाज्मा अवस्था में उत्तेजित करते हैं। प्रतिक्रिया लाइनर ट्यूब की आंतरिक सतह पर एक कांच की परत जमा करती है। पर्याप्त ग्लास परतें जमा होने के बाद, लाइनर ट्यूब को ताप स्रोत में गर्म किया जाता है और एक ठोस प्रीफॉर्म में ढह जाता है, जो कोर रॉड बन जाता है।
बाहरी वाष्प जमाव (ओवीडी)
ओवीडी में, कच्चे माल (मुख्य रूप से SiCl₄ और डोपेंट GeCl₄) को हाइड्रोजन-ऑक्सीजन बर्नर में गैसों के रूप में डाला जाता है। वे ऑक्सी-हाइड्रोजन लौ में हाइड्रोलाइज होकर SiO₂ और अन्य उत्पाद बनाते हैं, जो कालिख के रूप में मौजूद होते हैं और लगातार घूमने वाले सिरेमिक लक्ष्य रॉड पर जमा होते हैं। वांछित आकार प्राप्त करने के लिए कई बार पास करने के बाद, झरझरा प्रीफ़ॉर्म को लक्ष्य रॉड से हटा दिया जाता है, जिससे एक झरझरा कोर रॉड प्राप्त होता है। ओवीडी का उपयोग प्रीफॉर्म की मुख्य परत को बनाने के लिए किया जा सकता है, या बाहरी आवरण का उत्पादन करने के लिए अन्य कोर-रॉड निर्माण विधियों के साथ जोड़ा जा सकता है।
वाष्प अक्षीय जमाव (वीएडी)
VAD मूल रूप से OVD के समान है, सिवाय इसके कि जमाव लक्ष्य छड़ की बाहरी सतह पर रेडियल रूप से नहीं होता है, बल्कि बीज क्वार्ट्ज रॉड की नोक पर अक्षीय रूप से होता है।
प्रीफॉर्म के लिए क्वार्ट्ज लाइनर ट्यूब और स्लीव्स का निर्माण
एक क्वार्ट्ज लाइनर ट्यूब का उपयोग एमसीवीडी और पीसीवीडी जैसी आंतरिक-ट्यूब प्रक्रियाओं में जमाव सब्सट्रेट के रूप में किया जाता है। आंतरिक आवरण और कोर सामग्री को क्रमिक रूप से क्वार्ट्ज लाइनर ट्यूब के अंदर जमा किया जाता है, जिसे बाद में एक प्रीफॉर्म रॉड में ढहा दिया जाता है; क्वार्ट्ज लाइनर ट्यूब बाहरी आवरण का हिस्सा बन जाती है।
एक कोर रॉड को स्लीव ट्यूब में डालने और उन्हें अंतिम ऑप्टिकल फाइबर प्रीफॉर्म में समेटने की प्रक्रिया को स्लीविंग विधि (आरआईसी या रॉड-इन-सिलेंडर) कहा जाता है। ड्राइंग के दौरान क्वार्ट्ज आस्तीन ऑप्टिकल फाइबर का हिस्सा बन जाते हैं, इसलिए उन्हें आयामी सटीकता, शुद्धता और गुणवत्ता के लिए कठोर आवश्यकताओं को पूरा करना होगा।
प्रीफॉर्म के लिए क्वार्ट्ज लाइनर और स्लीव्स के निर्माण के लिए, अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मुख्यधारा की तकनीक ओवीडी प्रक्रिया है, जबकि घरेलू स्तर पर (चीन) पीएसओडी (प्लाज्मा सूट आउटसाइड डिपोजिशन) प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।
बाहरी वाष्प जमाव (ओवीडी)
ओवीडी व्यापक अनुप्रयोगों वाली एक बाहरी रासायनिक वाष्प जमाव प्रक्रिया है, जिसमें कोर छड़ों का प्रत्यक्ष उत्पादन और, महत्वपूर्ण रूप से, बाहरी आवरण जमाव तकनीक के रूप में शामिल है। बाहरी क्लैडिंग के लिए, ओवीडी या तो प्रीफॉर्म बनाने के लिए बाहरी परतों को सीधे कोर रॉड पर जमा कर सकता है, या यह बाद में एमसीवीडी या पीसीवीडी कोर-रॉड फैब्रिकेशन में लाइनर के रूप में उपयोग के लिए स्वतंत्र रूप से (कोर रॉड के बिना) क्वार्ट्ज लाइनर ट्यूब का उत्पादन कर सकता है, या आरआईटी या आरआईसी प्रक्रियाओं में कोर रॉड से मेल खाने वाले आस्तीन के रूप में उपयोग कर सकता है।
उच्च आवृत्ति प्लाज्मा ठोस बाहरी जमाव (पीएसओडी)
पीएसओडी प्रक्रिया हवा को आयनित करने के लिए उच्च आवृत्ति वाले प्रेरक युग्मित प्लाज्मा का उपयोग करती है, जिससे एक प्लाज्मा ज्वाला उत्पन्न होती है जो प्राकृतिक क्वार्ट्ज रेत को पिघलाती है और इसे एक केंद्रीय ट्यूब पर जमा करती है। जमाव के बाद, परिणामी खुरदरे रिक्त स्थान को सटीक आयामों के साथ एक खोखली आस्तीन में ठंडा-मशीनीकृत किया जाता है। यह आस्तीन बाहरी आवरण के रूप में कार्य करता है; इसे उचित ज्यामिति और आकार की कोर रॉड से मिलान किया जाता है, फिर एक बड़े व्यास वाले ऑप्टिकल फाइबर प्रीफॉर्म बनाने के लिए आरआईसी (रॉड-इन-सिलेंडर) तकनीक के माध्यम से संसाधित किया जाता है, जिसे बाद में फाइबर में खींचा जाता है। फाइबर की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए, पीएसओडी के दौरान क्वार्ट्ज रेत की पिघलने की गुणवत्ता, अशुद्धता सामग्री और क्वार्ट्ज उत्पाद की कोल्ड-मशीनिंग की सटीकता सभी महत्वपूर्ण हैं।