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従来のファイバー延伸塔で延伸し、形状と壁厚を維持する 。最後に、フェムト秒レーザー（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 。

このプリフォームベースのアプローチにより、延伸後の平坦化よりもはるかに高い精度で内部形状が保持され、再現性の高い製造が可能になった。

圧力だけじゃない：スズ合金で温度センシングも

HARFFプラットフォームは元々、ひずみ・温度・圧力のFBG計測と互換性がある 。さらに研究チームは温度感度を高めるため、内部の微細構造の一部にスズ系（Sn合金）の金属を充填するという巧妙な手法を実証した。このマルチマテリアル設計により、ファイバーの温度感度が大幅に向上した 。

圧力と温度の両方を1本のコンパクトなガラスリボンで計測できる点が、HARFFの大きな強みである。

想定される応用分野

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特性から、HARFFプラットフォームは従来の円形光ファイバーや電子式センサーに対し、幅広い分野でアップグレードをもたらす 。研究チームは以下の6分野を挙げている ：

• 航空宇宙：航空機やドローンの複合材料に埋め込み、内部のひずみや圧力を計測。
• エネルギーシステム：発電・送電設備における構造ヘルスモニタリングや環境監視。
• インフラ：橋梁やビルなどの土木構造物における連続的なひずみ・圧力監視。
• バイオメディカル機器：コンパクトで電磁干渉に強い医療用センサー。
• バッテリー監視：バッテリーセル内部の圧力・温度変化を検知し、異常の早期兆候を捉える。
• インテリジェントドローン：軽量で多重化可能なセンシングによる構造健全性と飛行力学のモニタリング。

まとめ

HARFFは、光ファイバーのあり方を根本から見直した成果だ。数十年にわたって光ファイバーを定義してきた円形断面を捨てることで、圧力感度で1000倍もの向上を達成し、マルチパラメーター計測機能を追加した。しかも、標準的な延伸塔とよく知られたシリカ材料を使いながら実現した点が画期的である。橋梁からバッテリーに至るまで、実社会での展開が期待されるセンサープラットフォームと言えるだろう。

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従来のファイバー延伸塔で延伸し、形状と壁厚を維持する 。最後に、フェムト秒レーザー（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 。

このプリフォームベースのアプローチにより、延伸後の平坦化よりもはるかに高い精度で内部形状が保持され、再現性の高い製造が可能になった。

圧力だけじゃない：スズ合金で温度センシングも

HARFFプラットフォームは元々、ひずみ・温度・圧力のFBG計測と互換性がある 。さらに研究チームは温度感度を高めるため、内部の微細構造の一部にスズ系（Sn合金）の金属を充填するという巧妙な手法を実証した。このマルチマテリアル設計により、ファイバーの温度感度が大幅に向上した 。

圧力と温度の両方を1本のコンパクトなガラスリボンで計測できる点が、HARFFの大きな強みである。

想定される応用分野

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特性から、HARFFプラットフォームは従来の円形光ファイバーや電子式センサーに対し、幅広い分野でアップグレードをもたらす 。研究チームは以下の6分野を挙げている ：

• 航空宇宙：航空機やドローンの複合材料に埋め込み、内部のひずみや圧力を計測。
• エネルギーシステム：発電・送電設備における構造ヘルスモニタリングや環境監視。
• インフラ：橋梁やビルなどの土木構造物における連続的なひずみ・圧力監視。
• バイオメディカル機器：コンパクトで電磁干渉に強い医療用センサー。
• バッテリー監視：バッテリーセル内部の圧力・温度変化を検知し、異常の早期兆候を捉える。
• インテリジェントドローン：軽量で多重化可能なセンシングによる構造健全性と飛行力学のモニタリング。

まとめ

HARFFは、光ファイバーのあり方を根本から見直した成果だ。数十年にわたって光ファイバーを定義してきた円形断面を捨てることで、圧力感度で1000倍もの向上を達成し、マルチパラメーター計測機能を追加した。しかも、標準的な延伸塔とよく知られたシリカ材料を使いながら実現した点が画期的である。橋梁からバッテリーに至るまで、実社会での展開が期待されるセンサープラットフォームと言えるだろう。