2019 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of chip scale atomic clock using phase modulation
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17K06483
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
梶田 雅稔 国立研究開発法人情報通信研究機構, テラヘルツ研究センターテラヘルツ連携研究室, 嘱託 (50359030)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢野 雄一郎 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所時空標準研究室, 研究員 (80781765)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超小型原子時計 / レーザー / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
携帯電話などの小型端末に搭載できるチップスケール原子時計(CSAC)の実現に際して，小型化に伴う原子共鳴のS/N比の低下は重要な課題となる．そこで，S/N比を改善する方法とし，原子共鳴の高速検出を可能とする位相変調法を開発に着手した．これまでに，S/N比の改善効果を検証するための数値解析ソフトと実験装置を構築した．これらによって，実験と理論が一致することを確認し，安定度が最適となる磁場条件が明らかとなった．実際に，位相変調法を適用したところ，発振器の性能指標で最も重要な周波数安定度が２倍程度改善されることを確認した．これらは国際会議や論文で報告をした．
最終年度となる本年度では，本研究の最終課題である長期安定度の劣化要因となるライトシフトを低減する新しい方法の開発に着手した．膨大な計算時間が必要だったライトシフトの動特性を，圧電デバイスの振動解析で用いられるガラーキン・スペクトル法を用いることで，短時間で高精度に解を得られるように解析ソフトを改良した．本解析法により計算時間を従来比の1/1000から1/10000に低減することができるようになった。この成果は，国際会議で発表後，論文が掲載された．そして、この解析法を活用して、現在ではライトシフトを低減する共鳴検出法、およびその条件について調査している。
そのほか、分子イオンの回転遷移周波数を基準にしたテラヘルツ領域の周波数標準の可能性を議論し、論文発表した。
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