リボン状のガラスが光ファイバーの常識を覆す：HARFFが実現した1000倍の圧力感度

光ファイバーは電磁干渉に強く、軽量で過酷な環境でも動作するという利点を持つ一方、電子式センサーと比べて「感度」の面で劣るとされてきた。しかし、スウェーデン王立工科大学（KTH Royal Institute of Technology）と英サウサンプトン大学（University of Southampton）の共同研究チームが、その常識を覆す革新的な光ファイバーを開発した。

『Nature Communications』（doi: 10.1038/s41467-026-72416-6）に掲載された論文で発表されたのは、高アスペクト比平面ファイバー（HARFF） と呼ばれる、リボンのような形状をしたシリカガラス光ファイバー。これは超高感度マルチパラメーターセンサーとして機能する 。

圧力感度、標準ファイバーの1000倍

研究チームが報告した最も注目すべき成果は、その圧力感度だ。実験室内でのデモンストレーションにおいて、HARFFは従来の円形光ファイバーと比較して圧力感度が1000倍に達した 。

なぜこれほど劇的な向上が実現したのか。有限要素モデリングによる解析の結果、平らな形状が静水圧荷重下で桁違いに大きなひずみ誘起複屈折を生み出すことが確認された 。さらに、矩形断面は円形ファイバーにありがちな座屈やねじれを本質的に軽減する 。

全く新しい平面ファイバーの製造技術

従来は円形ファイバーを延伸後に押しつぶして平らにする手法がとられていたが、精度に限界があった。そこでチームは目的に特化した製造プロセスをゼロから考案した。

まず、シリカ板を積層して平らなプリフォームを作り、レーザーベースのガラス溶接で側面を封止。内部に空気チャネルなどの微細構造を形成する 。このプリフォームを、内部の微細構造に圧力を制御しながらで延伸し、形状と壁厚を維持する 。最後に、（波長515 nm、パルス幅200 fs）を用いて、ファイバー内部に直接、ファイバーブラッググレーティング（FBG）と矩形導波路を書き込む 。