定在エヴァネッセント波双極ポテンシャル中の二次元原子格子の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11640393
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 堀 裕和 山梨大学, 工学部, 助教授 (10165574)
• Keywords: 光近接場 / 表面原子分光 / 双極子力 / レーザー冷却 / エヴァネッセント波 / 共振器量子電気力学 / 光ポンピング / レーザー分光

Research Abstract

誘電体表面へのレーザー入射で作る定在エバネッセント波を重ね合せ,冷却原子団の2次元格子状配列を作り出すことのできる,双極子力表面ポテンシャル格子に関する研究を目的とし,超高真空下での冷却Cs原子散乱実験装置の開発を行うとともに,誘電体表面近傍での原子と光の共鳴相互作用の量子論的考察を進めた。
双極子力表面ポテンシャル格子発生の基礎技術を開発するため,現有の超高真空排気装置に小型補助チェンバーを設置し,原子源および観測系に対して微調整のできる変形プリズムをもち,温度変動などの外乱に対し安定な定在エバネッセント波発生の光学系構築を押し進めた。光学系が電磁場の減衰によって半空間に対して開かれていることによる現象の直接測定の容易性を活用した観測系として,散乱原子の運動変化の高分解測定系および二次元原子配列観測系の研究を押し進め,光近接場共鳴2光子イオン化および位置分解イオンカウンティング系の改良を行った。
これと並行して,定在エバネッセント波と原子相互作用の素過程を調べ,自然放出波長より間隔の狭い二次元原子格子の振る舞いの理論的研究を進めた。特に,エバネッセント波によるポテンシャル格子の特徴である,伝播ベクトルと直交する強度勾配,互いに直交する擬運動量・擬角運動量を用いたトラップの制御性などを,場の量子理論で取り扱うための基盤として,これまで開発に取り組んできた検出器モードのエバネッセント波の量子化を発展させ,近接場多重局放射による自然放出寿命変化などを定量的に評価した。これに基づき,自然放出光の波長以下の間隔に並べられた励起原子団のフォトン場を介しての量子的振る舞いなど,真空中の冷却原子格子とは異なる系での量子光学効果の検討を進めている。

Research Products

• [Publications] T.Sakurai, J.Kubota, Y.Takahara, Y.Inoue and H.Hori: "Density of Ar Metastable Atoms on the Discharge Tube Wall Measured by Evanescent Laser Spectroscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 38. L590-L592 (1999)
• [Publications] 坂野斎,堀裕和: "光近接場の直感的描像"電気学会論文誌C. 119-C. 1094-1099 (1999)
• [Publications] M.Ohtsu and H.Hori: "Near-Field Nano-Optics"Kluwer Academic/Plenum Publishing Corporation, New York. 380 (1999)