AIの急速な普及が、世界のデータ通信インフラを根底から塗り替えようとしている。GPUを搭載した巨大サーバーが24時間稼働し続けるデータセンターでは、処理されるデータ量が激増し、それを運ぶ光通信部材への需要は従来の常識をはるかに超えるペースで膨らんでいる。
「一昨年の後半ごろから、需要が急激に伸び始めました。こんな増え方は本当に初めてです」と語るのは、日本電気硝子で電子部品事業本部長を務める小林正宏常務執行役員だ。滋賀県大津市に本社を構える同社は、1949年の創立以来、「文明の進歩が求めるガラス」を手がける、という創業精神の下、時代ごとの技術革新を支える特殊ガラスを提供してきた。創立当初はラジオの真空管用、そこからブラウン管、フラットディスプレイ用へ、そして今、「文明の進歩が求めるガラス」として同社が注力しているのが光通信用精密ガラス部材である。
背景には、従来の電気信号でデータを運ぶ銅線での通信回線から光ファイバーへの移行が猛烈な勢いで進行していることがある。理由は大きく二つ。第一に、大容量・高速伝送への需要が高まっていること。光は銅線と比べて、はるかに多くのデータを速く、遠くへ届けられる。第二に、消費電力の問題だ。AIデータセンターの急増に伴う消費電力の増加が深刻な問題となりつつある。銅線に比べ、光ファイバーは消費電力が圧倒的に少ない。このエネルギー効率の差が、「中距離は光、短距離は銅で十分」という常識を覆し、サーバーラック間の短い接続にまで光が採用される状況を生んでいる。
キャピラリーとガラス偏光子
“見えないガラス”が光の品質を決める
光通信ネットワークの根幹を担うのは光ファイバーだが、その光を「送る」「受ける」「分岐させる」ための光デバイス（光通信装置）の中には、目には見えないほど精密なガラス部材が組み込まれている。その中で日本電気硝子が世界で高いシェアを誇るのが、高精度キャピラリーとガラス偏光子という二つの部材である。
一般的な通信用光ファイバーは外径わずか125マイクロメートル。キャピラリーは、この光ファイバーを光デバイスの中に正確に固定・保持するための極細のガラス製毛細管だ（下の写真・図参照）。
「光ファイバーは、ただつながっていればよいわけではありません。固定位置がわずかにずれるだけで光が漏れ、伝送ロスが生じるからです。損失が熱になって逃げれば電力も無駄になる。そのため、位置や角度、中心軸を±0.数マイクロメートルの精度で管理しなければならないのです」（小林常務）
一方、ガラス偏光子は一見すると小さな板ガラスだが、内部には細長い銀のナノ粒子が緻密に並べられている。
「光には波のような性質があり、さまざまな向きに振動しています。偏光子は、そのうち特定の向きの光だけを通す、いわば光のフィルターです」
この性質は、レーザーの安定動作を支える「光アイソレーター」というデバイスの中で大きな力を発揮する。他の光学素子と組み合わせて、レーザー光が途中で反射して光源へ戻る戻り光を遮断し、レーザーを保護するのだ。
見えない部分で働く小さなガラス部材たちが、AI時代の光インフラの品質を支えているのである。
世界で数社しか作れない
40年超の蓄積が生んだ技術
なぜ日本電気硝子はキャピラリーとガラス偏光子で高いシェアを持てるのか。小林常務はその理由を端的にこう語る。「これらの製品に要求される高い精度を安定して実現する技術と経験の蓄積。それが当社の強みです」。実際、これらの製品への参入障壁は高く、世界でも作れる会社は多くないという。
キャピラリーは、管ガラスの母材を加熱して軟化させ、断面の形と精度を保ったまま径を100分の1程度まで縮める「リドロー」という工程で作られる。ガラスは温めると表面張力で丸くなろうとするため、厳密な温度管理と制御が不可欠だ。
近年は2穴、4穴といった多穴タイプや、長方形の穴に複数のファイバーを並べて収めるタイプなど、求められる形状のバリエーションが増え、難度はさらに上がった。同社では80年代からキャピラリーを手がけ、独自の炉や制御方式を進化させてきた。この蓄積が大きな強みとなっている。
一方、偏光子は銀を含むガラスを均一に一方向に引き伸ばして作る。組成設計はもちろん、精密な研磨や、光を効率よく通す成膜加工など、複数の工程を高水準で仕上げる必要がある。同社にとっては約10年前から作る比較的新しい製品だが、ここにも、長年多様なガラス製品を通じて磨き上げてきた技術が生かされている。
「キャピラリーで培った延伸技術、イメージセンサー用カバーガラスの研磨技術、光通信用レンズの成膜技術など、すでに持っていた技術をさまざまに組み合わせながら、高度な要求に応えています」
光通信向け製品の売上高は、数年前まで全社売り上げの1～2％程度だったが、現在の伸びが続けば、来年、再来年ごろには10％を超える可能性があると小林常務はみている。
光電融合が変える未来
ガラス技術が担う次世代光インフラの核心
さらに、先を見越した取り組みも進んでいる。光通信の次の潮流として注目される光と半導体を一つのパッケージに統合するCPO（光電融合）だ。小林常務は、CPOの実装が進めば、デバイス内外で精度よく光を運ぶガラス製品の重要度はさらに高まるとみる。
同社ではすでに、複数のレンズを並べたマイクロレンズアレイや、光の向きを変えるプリズムレンズアレイの引き合いが増えているという。
「今後はますます、レンズ一つ一つの集光性能や、レンズ同士の位置精度が問われるようになると思います。すでに、数十個のレンズを並べた製品などの試作依頼も来ており、2027年、28年ごろの量産に向けて評価が進んでいます」
さらに小林常務はこう続ける。「光インフラはこれから高容量化・小型化・省電力化がさらに進んでいくでしょう。お客さまから高度な要求があったときに、タイムリーに応えられる要素技術の開発を続けていきます」。
材料開発から溶融・成形、加工、分析まで一貫して担える総合力によって、AI時代の光インフラを支える日本電気硝子。これからも、技術の掛け算で、「文明の進歩が求めるガラス」を生み出し続けていく。
