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近接場光を用いた原子の制御・操作法の開発と原子スケールでの加工技術への応用

Research Project

Project/Area Number 12131205
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

伊藤 治彦  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (10270703)

Project Period (FY) 2000 – 2003
Project Status Completed (Fiscal Year 2003)
Budget Amount *help
¥27,100,000 (Direct Cost: ¥27,100,000)
Fiscal Year 2003: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥6,500,000)
Fiscal Year 2002: ¥9,800,000 (Direct Cost: ¥9,800,000)
Fiscal Year 2001: ¥10,800,000 (Direct Cost: ¥10,800,000)
Keywords原子偏向器 / 原子ファネル / 原子トラップ / 近接場光 / 二段階光イオン化 / ファイバプローブ / ルビジウム / 磁気光学トラップ / 原子偏向 / 多重スリット型検出器 / 原子誘導 / 冷却原子ビーム / Sisyphus冷却 / 単一原子トラップ / 原子操作 / 光近接場 / 双極子力 / ドーナツ光 / 原子漏斗 / ファイバープローブ / 原子検出器
Research Abstract

超高真空装置に実装可能なスリット型原子偏向器の製作を進めた。長さ20μm,幅200nmのスリットを作製し、Rb原子操作用の波長780nmのレーザ光源で近接場光を誘起した。強度分布を開口径100nmのファイバプローブでスキャンして近接場光強度分布(e^<-2>減衰長が約200nm)を計測した。また、近接場光励起用レーザ光の偏向依存性を調べ、スリットに垂直に入射したとき最も効率よく近接場光が誘起されることを確認した。偏向原子の検出に用いる2段階近接場光イオン化の効率を見積もるために、2色(波長780nmおよび476.5nm)の近接場光による冷却Rb原子のイオン化実験を行った。ダイオードレーザ光の波長と強度を変えて測定したドップラーフリー・イオン化スペクトルから、入射原子密度7×10^8atom/cm^3の場合、3カウントの効率で検出可能であることが分かった。
近接場光ファネルからの出力Rb原子フラックスを10^5個/s・cm^2から10^<12>個/s・cm^2へ増加させるために、実験システムの改良をおこなった。ファネル内部の磁気光学トラップの高さを5mmから3mmに下げ、重力による加速を40%抑制してファネルへの供給原子の運動エネルギーを0.6mK以下にした。また、ファネルからの出力原子の加熱・散逸を防ぐための近接場光励起用中空ビームの改良を進めた。
原子操作用ファイバプローブによる冷却Rb原子の分光実験を進めた。開口径120nmのプローブを磁気光学トラップで生成した冷却Rb集団に接近させ、原子からの共鳴蛍光を計測した結果、10個の原子集団から10光子程度を受光可能であることがわかった。ファイバプローブでの原子トラップで必要なトラップポテンシャルの浅い基底下準位から深い基底上準位への近接場光遷移を調べるために、ファイバプローブによる冷却原子の励起実験を試みた。

Report

(4 results)
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • 2001 Annual Research Report
  • 2000 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All Other

All Publications (17 results)

  • [Publications] K.Totsuka, H.Ito, K.Suzuki, K.Yamamoto, T.Yatsui, M.Ohtsu: "A slit-type atom deflector with near-field light"Applied Physics Letter. 82・10. 1616-1618 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] A.Takamizawa, H.Ito, S.Yamada, M.Ohtsu: "Accumulative Atom Detection by Magneto-Optical Trap for Near-Field Optical Funnel"Japanese Journal of Applied Physics. 42・6A. 3658-3661 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 伊藤 治彦: "近接場光を用いた原子の制御・操作"精密工学会誌. 69・2. 183-187 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] H.Ito, K.Totsuka, M.Ohtsu: ""Atom Deflector and Detector with Near-Field Light,"in Progress in Nano-Electro-Optics II"Springer. 37 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] A.Takamizawa, H.Ito, M.Ohtsu: "Multireflection of Cold Atoms in a Near-Field Optical Funnel"Jpn.J.Appl.Phys.. 41・10. 6215-6218 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] K.Totsuka, H.Ito, M.Ohtsu: "Fluorescence Spectroscopy of Rb Atoms with Two-Color Optical Near Fields for a High-Resolution Slit-Type Detector"IEICE Trans.Electron.. E85-C・12. 2093-2096 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 伊藤治彦, 戸塚弘毅, 大津元一: "光近接場による原子の偏向と検出"光学. 31・10. 755-757 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 伊藤治彦: "近接場光を用いた原子の制御・操作"精密工学会誌. 69・2. 183-187 (2003)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 伊藤治彦(分担執筆): "ナノ光工学ハンドブック"朝倉書店. 2.8・11.1 (2002)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] K.Totsuka, et al.: "High spatial resolution atom detector with two-color optical near fields"Jpn. J. of Applied Physics. 41・3A. (2002)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] A.Takamizawa, et al.: "Observation of cold-atom reflection in a near-field optical funnel"3rd Asia Pacific Workshop on Near Field Optics. 37 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] S.M.Iftiquar et al.: "Excitation of a funned-shape optical near field by the Languarre-Gaussian doughnut beam"3rd Asia Pacific Workshop on Near Field Optics. 36 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] H.Ito et al.: "Near-field optical detection of atoms with high sensitivity and high spatial resolution"Technical Digest of CLEO/Pacific Rim 2001. Vol.1. 514-515 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] A.Takamizawa et al.: "Generation of a cold atomic beam with a new-field optical funnel"Technical Digest of CLEO/Pacific Rim 2001. Vol.1. 512-513 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] K.Totsuka et al.: "A slit-type near-field optical detector for neutral atoms with high sensitivity and nanometric resolution"Technical Digest of QELS 2001. 110-111 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 高見澤昭文,伊藤治彦,大津元一: "High Efficiency Excitation of Cylindrical Optical Near Fields for Atom Guidance"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・12A. 6737-6742 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] K.Kobayashi,S.Sungu,H.Ito,M.Ohtsu: "Near-field optical potential for a neutral atom"Physical Review A. 63・1. 013806-1-013806-9 (2001)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report

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Published: 2001-04-01   Modified: 2018-03-28  

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