平面光ファイバーの新設計によりガラスを超高感度センシング基盤へ変換 (New design for flat optical fiber transforms glass into an ultra sensitive platform)

2026-08-13 スウェーデン王立工科大学(KTH)

スウェーデンのKTH Royal Institute of Technologyの研究チームは、従来の円筒形ではなく平坦な断面を持つ新しい光ファイバーを開発した。この設計により、光がファイバー表面近傍により強く広がるため、周囲環境との相互作用が増大し、極めて高感度なセンシングが可能となる。研究ではガラス材料を高機能な光学プラットフォームへ変換し、化学物質や生体分子の検出性能向上を実証した。新型ファイバーは、医療診断、環境モニタリング、産業プロセス管理などで微量物質を迅速かつ高精度に検出できる可能性を持つ。また、既存の光ファイバー技術との親和性が高く、大規模なシステム変更を伴わずに導入できる点も利点とされる。研究成果は光センシング分野の発展に寄与し、次世代の高感度検出技術の実用化を後押しすると期待されている。

A closeup view of optic fiber
A section cut from more than 100m of flat optic fiber developed by researchers at KTH Royal Institute of Technology and University of Southampton. In lab demonstrations, the fiber proved 1000 times more sensitive than standard optic fiber in measuring pressure. Photo: Pawel Maniewski

<関連情報>

多パラメータセンシングを強化するための高アスペクト比四角形フレキシブルシリカ光ファイバー High aspect-ratio quadrilateral flexible silica optical fibers for enhanced multi-parameter sensing

Pawel Maniewski,Robin Hartley,Timothy Lee,Matthew Whitaker,Bruno Moog,Martynas Beresna,Janice M. Dulieu-Barton & Christopher Holmes
Nature Communications  Published:29 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-72416-6

Abstract

A planar silica optical fiber platform, characterized by an ultra-high aspect ratio, is introduced, termed high aspect ratio flat fiber (HARFF). Non‑circular fibers offer unique opportunities for sensing, yet their mechanical behavior and fabrication have remained challenging. The HARFF is a specialty optical fiber with a quadrilateral cross-section, which is demonstrated to provide enhanced mechanical compliance and tunable microstructures that enable highly sensitive multiparameter sensing. Using laser-based processing combined with stack-and-draw fabrication, HARFFs are engineered with tailored mechanical properties and microstructure. By exploiting their flat geometry, we demonstrate pressure sensors with sensitivities up to three orders of magnitude higher than those based on conventional circular fibers. Furthermore, using a multi-material microstructure, enhanced temperature sensitivity was demonstrated using a Sn-alloy-filled HARFF design. These findings highlight the potential of HARFFs, opening new avenues for innovation in non-circular high aspect-ratio optical fiber geometries.

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