２位相変調法によるチップスケール原子時計の小型化

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K15009
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: チップスケール原子時計 / CPT

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の実現に際して、外部磁場減衰のための多重の磁気シールドは小型化の大きな障害となっている。そこで、本研究では磁気シールドを軽装化することを目的として、磁場に敏感な遷移(ゼーマンサブレベル)を位相変調法による原子共鳴検出により高精度に計測する方法を検討した。研究初年度では、提案する２位相変調の数値解析を実施した。解析にはアルカリ原子のD1遷移構造をモデル化したΛ型三準位モデルを採用した。解析アルゴリズムとしてガラーキンスペクトルに基づいた時間応答高速解析を利用した。その結果、２位相変調によって時計遷移とゼーマンサブレベルの同時測定の可能性を明らかにした。計算結果からは、２つの遷移を互いに独立に分離して同時測定をするためには、２つの変調周波数の差周波数でゼーマン分裂周波数を計測すべきこと、その２つの変調の変調度には互いの影響を抑制する最適な変調度と２つのエラー信号の重みづけが存在することが分かった。この結果から、提案法を実施するための実験条件と実験装置の仕様構成が明確となった。計算結果をまとめて国際会議(URSI-GASS2020)に投稿し発表を計画したが、コロナウイルスの影響により当該会議は来年度に延期された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

提案法に基づいた数値解析を行い、結果から２位相変調によって時計遷移とゼーマンサブレの同時測定の実験条件について明らかとなったため。現在、結果をまとめて国際会議(URSI-GASS2020)に投稿し発表を計画したが、コロナウイルスにより当該会議は延期された。

Strategy for Future Research Activity

初年度の数値解析結果に基づいて、実験条件を満たす測定機器を導入し、提案法の有効性を確認する。

Causes of Carryover

数値計算による解析を行った結果から、測定機器に関する要求仕様が当初よりも厳しくなることが予想されたため、仕様検討を詳細に行い、2019年度中に完了しなかった。2020年度には測定装置を完成させるため要求仕様をまとめを急いでいる。