近年、生成AIの発展やビッグデータの普及により、データセンタで使用される光ファイバの需要が急増しています。光ファイバの敷設には大掛かりな作業と多額の費用が必要とされるため、一度敷設された光ファイバは10年以上にわたり安定した通信を提供する信頼性が求められます。この信頼性を確保する鍵となるのが、保護被覆の硬化物性です。

紫外線による硬化反応は、古くから用いられている基本的な化学反応ですが、多くの成分が関与する複雑な機構であるため、最適な照射条件の特定には多大な時間と費用がかかっていました。データトラフィックの急速な増加と通信の大容量化に対応する新しい製品をすばやく市場に投入していくことが求められる中で、信頼性の高い光ファイバを効率的に製造できるプロセスの設計は急務だと考えました。そこで私たちチームは、照射によって得られる被覆の硬化物性を正確に予測する新たな方法を自分たちの手で開発することを決意しました。

課題は、紫外線による硬化反応の複雑さをどのように扱うかでした。硬化反応では、特殊な化学物質（光開始剤）が紫外線によって活性化され、他の化学物質（モノマー）と連鎖的に架橋反応を起こして硬い高分子（ポリマー）を形成します（下図）。そのポリマーの架橋状態が硬化物性を大きく左右します。詳細な調査と分析の結果、私たちは光開始剤の反応率と照射強度の間に明確な相関関係があることを見出しました。そしてこの発見により、計算モデルに照射条件のパラメータを組み込むことで、任意の照射条件下での光開始剤の反応率を92％という非常に高い精度で予測できる実用モデルの開発に成功しました。このモデルの活用により、開発者の試行錯誤に頼ることなく、硬化条件を理論的に最適化し、プロセス設計を合理的かつ経済的に行うことが可能になったのです。


紫外線硬化反応の模式図

研究開発の過程では、実際に起こり得る現象を想定し、仮説を立て、それを検証することを繰り返します。自分の仮説や予測モデルが実際の現象を正確に説明し、新たな発見につながる瞬間は、大きな達成感と充実感を覚えます。こうして得られた知見やアイデアが製品開発に役立った時には、エンジニアとしての大きなやりがいを感じます。

データ活用やデジタルトランスフォーメーション（DX）推進の波に乗り、これまで経験や勘に頼っていたプロセス設計を数値化して再現し、制御技術や製造プロセスの改良を加速させていきたいと考えています。光通信の世界では、細径光ファイバや空間多重伝送技術など、伝送容量の増大が求められています。当社は、世界初となる極低損失マルチコア光ファイバの量産化に成功するなど、世界をリードする革新的な製品開発を通じて、豊かな情報社会の基盤を支えています。これからも、社会に価値をもたらす製品開発に携わるエンジニアの一人として、日々の努力を重ねていきたいと考えています。

[論文]　2023年度IWCS 「Prediction of Physical Properties of Optical Fiber Coating Resins Based on Chemical Kinetics」　(口頭報告)

[論文] 2023年度 電子情報通信学会 総合大会「光ファイバ被覆樹脂硬化における光開始剤濃度解析」　(口頭報告)

[論文] 「細径光ファイバに適したマイクロベンド損失解析」，住友電工テクニカルレビュー第204号，pp.89-93，2024

[プレスリリース]　「世界初　極低損失マルチコア光ファイバの量産化に成功」