超高速周波数変調レーザーを用いた高密度単色原子線の研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450002
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐藤 俊一 東北大学, 素材工学研究所, 助教授 (30162431)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 浩幸 東北大学, 素材工学研究所, 助手 (50250824) ; 中村 孝一郎 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (40302236) ; 伊藤 弘昌 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20006274)
• Keywords: レーザー / 原子線 / 周波数変調

Research Abstract

本研究は、レーザー冷却の手法を基に新しいレーザースペクトル制御技術を応用する事によって、低速でスペクトル幅の狭い単色化された原子ビームの発生技術を確立することを目的としている。本年度はその基本となる周波数帰還型レーザーの試作を中心に研究を進めた。まず、無反射コーティングを施した半導体レーザーと部分透過鏡でレーザー共振器を構成し、共振器長の長い外部鏡レーザーを作成した。この共振器中にAO変調器を挿入しすることによって、周波数が高速で連続的に変化する周波数帰還型レーザーを実現した。現在その詳しい特性を解析しているところであるが、従来報告されている固体の周波数帰還型レーザーと比較すると、発振スペクトルが極めて広いことが認められた。これは半導体レーザー自体の広い利得幅を反映しているもので、周波数可変レーザーとしての使用の可能性を示しており、本レーザーのユニークな特徴のひとつであると考えられた。
また、同時にハイパーファインポンピングを避けるために位相変調器やマイクロ波発信器などを用いてレーザー光の変調を行った。これによって少ない数のレーザーで冷却が可能となり、より簡便に実験を行うことができると期待される。
さらに、周波数変調を用いた半導体レーザーを準備し、数100MHzの広いスペクトルを有する光源を作製した。これを用いて冷却の実験を行ったところ、原子速度とスペクトル幅の大幅な低減が観測された。これらの結果を基に、次年度は単色原子線の実現を予定している。

Research Products

• [Publications] 深谷勇次: "周波数変調半導体レーザーを用いたセシウム原子の運動制御"日本金属学会誌. (To be published).
• [Publications] ラズワン ダブ: "フェムト秒チタンサファイアレーザーシステムの高出力化"東北大学素材工学研究所彙報. 56,(1,2). 46 (2000)