光纖突破：瑞典KTH同英國南安普頓大學研發「扁平光纖」，靈敏度比傳統光纖高1,000倍

光纖一直以嚟都因為抗電磁干擾、輕身同喺惡劣環境下都用到而備受推崇。不過，有一個地方佢哋始終輸畀電子感測器：靈敏度。最近，瑞典皇家理工學院（KTH）同英國南安普頓大學嘅研究人員就提出咗一個全新設計，徹底打破呢個限制。

呢項研究發表喺《自然通訊》（Nature Communications），DOI: 10.1038/s41467-026-72416-6。團隊介紹咗一種高縱橫比扁平光纖（HARFF）——一條好似絲帶咁嘅二氧化矽光纖，但係佢嘅功能係一個超靈敏嘅多參數感測器。

壓力靈敏度：比傳統光纖高1,000倍

研究最突出嘅結果就係HARFF嘅壓力靈敏度。喺實驗室示範入面，呢條光纖量壓力嘅精準度比傳統圓形光纖設計高咗1,000倍。

點解會有咁大嘅進步？關鍵在於佢嘅扁平幾何形狀。當受壓嘅時候，呢種形狀會產生比圓形光纖高出好幾個數量級嘅應變引致雙折射（strain-induced birefringence）——呢個發現已經通過有限元素模型（finite element modeling）證實。而且，長方形嘅橫截面本身就可以減少圓形光纖成日遇到嘅屈曲同扭轉問題。

全新嘅扁平光纖製造方法

研究團隊做咗一個同傳統方法完全唔同嘅策略。佢哋冇用「拉完再壓扁」呢種常見但唔精準嘅方法，而係發明咗一種專門嘅製造技術。佢哋將二氧化矽板疊起變成扁平嘅預製件，再用激光玻璃焊接去封邊，同時喺入面造出微型結構，例如空氣通道。

然後，呢個預製件就喺一部傳統嘅光纖拉絲塔上進行拉絲，過程中要精準控制微型結構嘅氣壓，以保持形狀同壁厚。最後，研究人員用飛秒激光寫入技術（波長515 nm，脈衝200 fs）直接喺扁平光纖內部刻入光纖布拉格光柵（fiber Bragg gratings）同長方形波導。

呢種以預製件為基礎嘅方法，能夠比「後拉壓扁」更精準保留內部幾何結構，令到高縱橫比嘅形狀可以重複製造。

唔止量壓力：仲有錫合金溫度感測

HARFF呢個平台本身已經可以用光纖布拉格光柵（FBG）去量度應變、溫度同壓力。但團隊仲做咗一個好聰明嘅改良去提升溫度靈敏度：佢哋將內部嘅微型結構一部分注入咗一種錫合金（Sn-alloy）金屬。呢種多材料設計大大提升咗光纖嘅溫度感測能力。

壓力同溫度感測加埋一齊，令到HARFF變成一條能夠同時量度多個參數嘅感測器，而且全部收埋喺一條細細嘅玻璃帶上面。

呢條光纖可以用喺邊度？

因為光纖天生抗電磁干擾、輕身、又用得喺惡劣環境，所以HARFF呢個平台提供咗一個比傳統圓形光纖同電子感測器都更優勝嘅升級方案。研究人員列出咗六大應用範疇：

• 航空航天：嵌入複合材料，感測飛機同無人機內部嘅應變同壓力。
• 能源系統：監測發電同輸配電設施嘅結構健康同環境條件。
• 基建：橋樑、建築物等土木結構嘅持續應變同壓力監測。
• 醫療儀器：細細粒、抗電磁干擾嘅感測器，用喺醫療設備。
• 電池監測：探測電池內部嘅壓力同溫度變化，及早發現異常。
• 智能無人機：輕身、可同時量度多個參數，用於結構健康同飛行動力學監測。

總結

HARFF嘅出現，係對光纖呢個概念嘅一次根本性反思。研究團隊放棄咗主導光纖行業幾十年嘅圓形截面，換嚟咗壓力靈敏度1,000倍嘅提升，仲有多參數感測嘅能力——而佢哋用嘅仍然係傳統嘅拉絲塔同大家熟悉嘅二氧化矽材料。結果係一個準備好用喺現實世界、由橋樑到電池都啱用嘅感測器平台。