ポジトロニウム長寿命状態へのレーザー励起のための装置開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K14741
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 原 秀明 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特別契約職員(助教) (70737311)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 素粒子実験 / 原子・分子物理 / 量子エレクトロニクス

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ポジトロニウムの(n=1)3S1状態から(n=3)3S1状態へのレーザー励起を行い、その遷移周波数を測定するための装置開発を行う予定である。分光実験では、波長410nmのレーザー光を用いて(n=1)3S1状態から(n=3)3S1状態への二光子励起を行う。波長410nmの励起光は、波長820nmの光の２倍波を高フィネス共振器に結合させて、光強度を増幅させる。初年度は、波長約400nmの高出力かつ安定な第二高調波発生装置を開発し、400mW以上の第二高調波を生成することができた。将来の分光実験では(n=3)3S1状態への励起実験を行うが、まずは先行研究で観測されている(n=2)3S1状態への励起から始める。この励起には、波長486nmの二光子励起が必要であり、486nm光生成に必要な波長972nmの安定光源の開発を行う。972nm光は、干渉フィルターを用いた外部共振器型半導体レーザーを作成する予定であるが、高出力の第二高調波を発生させるには、972nmの基本波のパワーを増幅したほうが良い。高品質の空間モードの基本波を用いれば、共振器への結合効率を高くすることができるので、ファイバーアンプを用いることにした。２年度は、972nmをファイバーアンプで増幅させる前に、より一般的な約1100nmのレーザー光の増幅を行った。その結果、イッテルビウム添加ファイバーを融着することで、100mWから300mWへの増幅に成功した。この実績を応用すれば、972nmの増幅も可能になると考えられる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

２年度は、干渉フィルターを用いた外部共振器型半導体レーザーを作成する予定であったが、先に基本波の増幅に関する実験を行った。装置開発に関して得られた知見は、本実験に必要な励起光作成において活かすことができる。当初予定していた光源開発を行わなかったので、やや遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

今後は、当初２年度に予定していた、(n=2)3S1状態への励起に必要な波長972nmの光源の開発を行い、開発した光源の出力パワーや安定度の評価等を行う。

Causes of Carryover

当初の予定を変更して、基本波の増幅に関する実験を行ったのと、使用予定であった旅費を使用しなかったため、次年度使用額が生じた。次年度は、物品費として使用する。