2021 Fiscal Year Annual Research Report
Advancement of an optical pumping magnetometer via development of a stable laser
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18K04989
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
高見澤 昭文 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (50462833)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光ポンピング磁気センサ / 外部共振器半導体レーザ / 原子泉一次周波数標準器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度に実施した研究成果：位相雑音が1 Hzにおいて30 kHz/√Hzと評価された自作の外部共振器半導体レーザを、セシウム原子のマイクロ波共鳴を用いた磁場測定に適用し、約200 nTの磁場を< 1 pTの精度で計測した。この手法で、原子泉一次周波数標準器における磁場の変動を4日間にわたって連続的に観測し、日周変動による磁場変化が40 pT以下であることを確認した。この結果を用いることにより、原子泉一次周波数標準器NMIJ-F2の不確かさ評価を完了させることができた。
期間全体を通じて実施した研究成果：セシウム原子を用いた光ポンピング磁気センサの実験系を構築し、1 Hzから500 Hzまでの周波数帯域において2 pT/√Hzの感度で磁場を測定した。また、磁気センサの光源として、アライメントに鈍感なキャッツアイ配置を持つ波長894 nm（セシウムD1線）の外部共振器半導体レーザを作製し、その位相雑音を周波数1 Hzにおいて30 kHz/√Hzと評価した。また、この外部共振器半導体レーザを原子泉一次周波数標準器におけるマイクロ波共鳴による磁場測定に適用し、原子泉の不確かさ評価を完了させることができた。光ポンピング磁気センサに関しては、動作させるために60 ℃程度までガスセルをヒーターで加熱する必要があるが、これによって生じる磁場のノイズを除去することが高感度化のための重要の課題として抽出された。
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