2015 Fiscal Year Annual Research Report
原子コヒーレンスを用いた線幅１Ｈｚ級レーザーの開発
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25610113
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鳥井 寿夫 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (40306535)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レーザー分光 / 周波数安定化 / ストロンチウム原子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子ヒートパイプを用いたストロンチウム原子のスピン禁制遷移（1S0-3P1、波長689nm、線幅7.1kHz）の分光システムを構築した。遷移モーメントの極めて小さいスピン禁制遷移で分光に十分な光学密度（１程度）を得るには、ストロンチウム金属を450℃程度にまで加熱しなけらばならない。また、ストロンチウム原子がレーザー入射窓に付着することを防ぐために、ストロンチウム加熱部と窓までの距離を30cm程度に保ち、かつ適切なバッファーガス（アルゴン約１mTorr）を封入しなければならない。これらの要請を満たすように、耐熱性の高いポリイミドバルブやmTorrレンジで高い確度を持つキャパシタンスマノメータ等を用いて真空システム（ベーキングのための排気系およびアルゴンガス導入系）を構築し、ストロンチウム原子のヒートパイプを作成した。分光のためのレーザー光源としては、Moglabs社の外部共振器型半導体レーザー（ECDL）を用いた。ECDLの線幅（約200kHz）は、ストロンチウム原子のスピン禁制遷移の線幅（7.1kHz）に比べて広すぎるので、光共振器による予備的なレーザー線幅狭窄化を行った。高反射率（R=99.94％）ミラーコーティングを外注し、またスーパーインバー（長さ10cm）のスペーサーを自作して、高フィネス（～10^4）ファブリペロー光共振器を作成した。この光共振器（共鳴線幅150kHz）を用いた、Pound-Drever-Hall（PDH）法による周波数安定化によって、ECDLの線幅を10kHz程度にまで狭窄化することができた。
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