非古典光と原子との非線形相互作用を利用した新しい高分解能・高感度レーザー分光

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452057
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 薮崎 努 京都大学, 理学部, 教授 (60026127)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 義朗 京都大学, 理学部, 助手 (40226907)
• Keywords: 半導体レーザー / レーザー分光 / 高分解能分光 / 同位体選択分光

Research Abstract

平成5年度に得られた成果は以下の通りである。
まず、振巾一定で周波数ゆらぎのある半導体レーザー光と多準位原子との相互作用の理論的研究を行なった。特にこのようなレーザーが誘起するサブレベル・コヒーレンスに注目し、計算機シミュレーションを行なった。その結果、原子の速度分布に掘られるホールがゼーマン周波数で変調され、それが媒質の吸収や分散に時間変化を与え、透過光強度を周波数解析すると強いゼーマンスペクトルとなって現われることを明らかにした。単純化したモデルによる理論計算でも実験で得られた信号の光強度依存性をよく説明できることがわかった。
次に、異なった同位体の混在するRb原子を用い、任意の同位体のみの吸収スペクトルを選択的に観測する実験を行なった。上述の透過光強度変化として検出されるゼーマンスペクトルは大きな背景スペクトルに重畳して現われるため、この現象を直接利用できない。そこで入射光を直線偏光とし、外部磁場方向に与え、Δm=2のサブレベルコヒーレンス(アライメント)を作り、それを偏光の変化として検出する方法を提案し、研究した。その結果、ゼーマン周波数の2倍の周波数のアライメント信号を背景スペクトルなしに純粋に取り出すことができた。このアライメント信号を利用することにより、ごく簡単な光学系で高感度でかつ一つの同位体のみの光学スペクトルが得られることがわかった。更に、半導体レーザーからの光を二分し、互いに逆方向から原子に与え、同位体選択された原子のドップラー・フリー分光を行い、鋭いスペクトルの観測に成功した。

Research Products

• [Publications] T.Mitsui: "Theoretical Study on FM noise Spectroscopy with a Diode Laser" Physical Review A. (in press). (1994)
• [Publications] H.Ito: "Spin-Polarization by Optical Pumping with Selective Reflection" Jounal of the Physical Society of Japan. 62. 1951-1963 (1993)
• [Publications] U.Tanaka: "Frequensy Stabilization of Diode Laser Using External Cavity and Doppler-Free Atomic Spectra" Japanese Journal of Applied Physics. (in press). (1994)
• [Publications] H.Ito: "Accumulative Transfer of Transverse Magnetic between Spin-Locked Rb and Cs Atoms" Journal of Physical Society of Japan. (in press). (1994)
• [Publications] A.Fujisaki: "Implantation of Neutral Atoms into Liquid Helium by Laser Sputtering" Physical Review Letters. 71. 1039-1042 (1993)
• [Publications] Y.Takahashi: "Spectroscopy of Alkali Atoms and Molecules in Superfluid Helium" Physical Review Letters. 71. 1035-1038 (1993)
• [Publications] T.Kinoshita: "Optical Pumping and Optical Detection of Magnetic Resonance of Alkali Atoms in Superfluid Helium" Physical Review B. 49. 3648-3651 (1993)
• [Publications] Y.Takahashi: "Possible nuclear polarization of ^<139>La in Nd^<3+>:LaAlO_3 for the test of time reversal invariance" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A336. 583-586 (1993)
• [Publications] Y.Takahashi: "A New Design of Polarized Target for the Test of Time Reversal Invariance in Neutron Transmission Experiment" Physics Letters B. (in press). (1994)
• [Publications] T.Yabuzaki: "Laser Spectroscopy" American Institute of Physics, 359 (1993)