光ファイバーにねじりを加えることで堅牢な光伝搬経路を創出(Twisting optical fibre creates a robust new pathway for light)

2026-02-23 バース大学

英国のUniversity of Bathが、光ファイバーに「ねじり」を加えることで光の伝搬を飛躍的に安定化させる新技術を開発した。この研究は、標準的な通信グレードの材料から複数のコアを持つ光ファイバーを製造する際に、製造プロセス中に繊維全体をねじるだけというシンプルな方法を取り入れたものである。従来の光ファイバーは微小な欠陥や曲げ・ねじれに弱く、光の散乱や反射が信号劣化を引き起こす可能性があった。一方、この「ねじったファイバー」はトポロジカル絶縁体として機能し、光が本来の進行方向に沿って伝搬し続ける“保護された経路”を形成するため、欠陥や乱れがあっても光が散乱せず流れを維持する。また、既存のファイバー製造装置でそのまま量産できる利点があり、データセンター内部や高度な通信・量子技術、精密センシングなど幅広い応用が期待される。この成果は、著名な学術誌『Nature Photonics』に掲載された。

<関連情報>

光子トポロジカル絶縁体としてのねじれ光ファイバー Twisted optical fibres as photonic topological insulators

Nathan Roberts,Brook Salter,Jack Binysh,Peter J. Mosley & Anton Souslov
Nature Photonics  Published:20 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41566-026-01848-9

光ファイバーにねじりを加えることで堅牢な光伝搬経路を創出(Twisting optical fibre creates a robust new pathway for light)

Abstract

The breaking and enforcing of symmetries is a crucial ingredient in designing topologically robust materials. In electronic and microwave systems, magnetic fields can break time-reversal symmetry to create Chern insulators. By contrast, at optical frequencies, natural materials cannot respond to magnetic fields, which presents a challenge for the scalable exploitation of topologically enhanced devices. Here we leverage the natural geometry of fibre to build a scalable photonic Chern insulator by twisting the fibre during fabrication. The twist inside optical fibre breaks an effective time-reversal symmetry and induces a pseudo-magnetic field, which we observe via photonic Landau levels. Unavoidably, this twist introduces a competing topology-destroying effect through a parabolic profile in the effective refractive index. Using simulations to guide experimental materials design, we discover the ‘Goldilocks’ regime where the real-space Chern invariant survives, guaranteeing topological protection against fabrication-induced disorder of any symmetry class.

0404情報通信
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