準安定状態ストロンチウム原子のためのクライオトラップの開発

Research Project

Project/Area Number	15740254
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2005) The University of Tokyo (2003-2004)
Principal Investigator	安田正美独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究員 (50322045)
Project Period (FY)	2003 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000) Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000) Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000) Fiscal Year 2003: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords	レーザ冷却・トラッピング / 光格子時計 / イッテルビウム / 準安定状態寿命 / 極低温原子衝突 / 散乱長 / 光会合分光 / Bose-Einstein凝縮 / 凖安定状態寿命 / 量子効率 / 熱平衡状態 / 放射測温 / 黒体輻射
Research Abstract	本年度は、イッテルビウム光格子時計開発の第一歩となる、レーザ冷却・トラッピング用の光源と、超高真空装置の設計、製作を行った。 1.開発速度向上のために第一段冷却を省略することとし、波長399nmのレーザは原子線の冷却のみに用いることとした。この目的で、波長399nmの外部共振器付半導体レーザシステムを構築し、Dichroic Atomic Vapor Laser Lock (DAVLL)法により、イッテルビウム放電管を用いた周波数安定化を施した。有効に使用できるレーザパワーは15mW程度であった。 2.狭線幅磁気光学トラップ生成に用いる波長556nmのレーザを、波長1112nmのファイバレーザの第2次高調波発生により得た。位相整合温度や波長変換効率などの特性評価を行った。このレーザ光の周波数安定化のためにイッテルビウム原子線装置を製作した。 3.超高真空装置の設計、製作を行った。これは、標準的な、ゼーマン減速器中で原子ビームを減速し、磁気光学トラップに捕獲する形式を用いた。ヒータ過熱オーブンと、ハニカムノズルを用いることで、よくコリメートされた原子ビームを生成した。原子線生成時の磁気光学トラップ用チャンバ内の圧力は2x10-9torrであった。さらに、この原子線に、1.で準備した波長399nmのレーザを照射して、その蛍光を観察した。原子線減速用レーザを入射するビューポートに紫外線LED光を照射することで、表面に付着したイッテルビウム原子を脱離できることを確認した。この作用は、ビューポート表面の清掃のみならず、光によるフラックス制御可能な原子線源としても利用できる。