遷移金属原子のレーザー冷却-光制御パターニングへの展開

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450030
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 井上 康志 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 助教授 (60294047)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 孫 洪波 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10346190) ; 中村 收 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 教授 (90192674)
• Keywords: 原子光学 / 磁気光学トラップ / ナノテクノロジー / レーザー冷却 / 量子細線 / 遷移金属 / 光制御パターニング / 光の勾配力

Research Abstract

本年度は、磁気光学トラップおよびその前段階の予備冷却を行うためのレーザー光源の見直しを行った。これまでは、単一周波数発振かつ周波数掃引可能な半導体レーザーを用いて、その第2高調波を発生させて、クロムの共鳴波長425nmを得ていたが、出力が20mW程度であった。この出力では、磁気光学トラップ、予備冷却を同時に行うことが困難である。そこで、100mW程度の出力を得るために、Ti:サファイアレーザーの構築を行った。出力15Wのアルゴンイオンレーザーにより、リングキャビティー共振器内のTi:サファイア結晶を励起し、レーザー発振させ、波長851.1nmで1.88Wの出力を得た。クロムの共鳴波長を得るにはこの後、リングキャビティー型の第2高調波発生装置を通す必要があるが、変換効率は10%程度であるため、180mW以上のクロムの共鳴波長を得ることができると考えている。クロム原子の飽和強度は8.5mW/mm^2であることから、100mWを予備冷却用に、80mWを磁気光学トラップ用に利用する予定である。さらに、レーザー光の発振周波数幅は1MHz以下を達成することも確認している。レーザー光の波長は波長計でモニターし、キャビティー長をフィードバック制御することで、時間的なジッターも5MHz以下に抑えることを可能とした。これら値から、クロム原子の冷却、トラップを十分に行うことができると考えている。真空排気系については、高温エフージョンセルを原子源として導入し、クロム原子の気体ガスを効率的に取り出せるようにした。

Research Products

• [Publications] N.Hayazawa: "Near-field Raman Scattering Enhanced by a Metallized Tip"J.Appl.Phys.. 92. 6983-6986 (2002)
• [Publications] N.Hayazawa: "Near-field Raman imaging of organic molecules by an apertureless metallic probe scanning optical microscope"J.Chem.Phys.. 117. 1296-1301 (2002)
• [Publications] A.Tarun: "Apertureless optical near field fabrication using atomic force microscope on photoresists"Appl.Phys.Lett.. 80. 3400-3402 (2002)
• [Publications] 井上康志: "金属プローブ先端での局所増強電場による近接場ラマン分光・イメージング"分光研究. 51. 276-285 (2002)
• [Publications] 井上康志: "近接場光学と微細加工への応用"光学. 31. 724-731 (2002)
• [Publications] 河田 聡: "近接場と非線形のナノフォトニクス"応用物理. 71. 653-663 (2002)
• [Publications] 井上康志: "原子光学制御金属パターニングinナノテクノロジーハンドブック"オーム社. 6 (2003)