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超高速周波数変調レーザーを用いた高密度単色原子線の研究

研究課題

研究課題/領域番号 12450002
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関東北大学

研究代表者

佐藤 俊一  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (30162431)

研究分担者 柴田 浩幸  東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (50250824)
中村 孝一郎  東北大学, 電気通信研究所, 助手 (40302236)
伊藤 弘昌  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20006274)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
14,500千円 (直接経費: 14,500千円)
2002年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2001年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2000年度: 9,300千円 (直接経費: 9,300千円)
キーワード半導体 / 原子線 / 周波数変調 / 周波数帰還 / レーザー
研究概要

原子線を発生させるためには、一般的に熱的に生成された気体の一部をごく小さな開口から取り出す方法が用いられている。しかしながら、この方法で得られる原子は熱的に分布しているため、速度分布は広がってしまうという難点があり、原子ビームを物質表面のプローブやエネルギー粒子源などの機能性ビームとして利用する場合、この性質が問題となる。本研究では、レーザー光による原子運動制御技術に注目し、超高速で周波数変調されたレーザーによる単色原子ビームの実現を目的としている。
通常のレーザー光源のスペクトルは、その基本的性質上モードと呼ばれる多数の狭スペクトルから成っており、レーザー光による原子運動制御に要求されるようなブロードなスペクトルとはなっていない。そのため、本研究ではまず、原子の自然寿命の逆数よりもはるかに高速で発振周波数が変化する超高速周波数変調レーザーの試作を行い、その基本的特性を明らかにした。具体的には高周波変調および周波数帰還型レーザーを試作し、それらを比較検討した。
次に以上の成果に基づき、周波数が広がったレーザー光源を実際の原子ビームに照射し、原子速度の制御を試みた。原子速度分布は、別に用意した単一モードレーザー光の周波数を掃引し、原子からの発光強度をプロットすることで得られた。その結果、熱分布している原子速度分布がレーザー光照射によって変化することが認められた。超高速変調レーザーの中心周波数とスペクトル幅を変え、原子速度分布の変化を観測したところ、これらのレーザーパラメータに応じた変化が生じていた。すなわち、照射したレーザー光の周波数範囲に対応するドップラー速度を持つ原子集団の速度が低くなっている。このことは十分な密度の原子の速度分布が単色化されたことを意味する。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (19件)

  • [文献書誌] 深谷 勇次: "周波数変調半導体レーザーを用いたセシウム原子の運動制御"日本金属学会誌. 65巻6号. 534-538 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Luculescu: "Deposition of BN films onto Si substrate by PLD with nano-second and femto-second pulses in nitrogen gas background"Applied Surface Science. 197-198. 499-504 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.J.Kim: "Growth and Evaluation of High-Quality ZnTe/GaAs by Hot Wall Epitaxy"Phys.Stat.Sol.. 191. 161-168 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Miyake: "Thin film deposition of Boron Nitride by Femtosecond Laser Pulses with Different Wavelengths"Japanese Journal of Applied Physics. 41. 7506-7507 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 柴田 浩幸: "フェムト秒パルスレーザー熱反射法による金属薄膜の熱拡散率測定"東北大学多元物質科学研究所素材工学研究彙報. 58. 7-18 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Hukaya and S.Sato: "Motion control of cesium atoms using a frequency modulation semiconductor laser"Material Transaction,JIM. 65(6). 534-538 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Luculescu, H.Miyake and S.Sato: "Deposition of BN films onto Si substrate by PLD with nano-second and femto-second pulses in nitrogen gas background"Applied Surface Science. 197-198. 499-504 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.J.Kim, M.Isshiki and S.Sato: "Growth and Evaluation of High-Quality ZnTe/GaAs by Hot Wall Epitaxy"Phys.Stat.Sol.. 191. 161-168 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Miyake, C.Luculescu and S.Sato: "Thin film deposition of Boron Nitride by Femtosecond Laser Pulses with Different Wavelenbths"Japanese Journal of Applied Physics. 41. 7506-7507 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shibata: "Thermal Diffusivity Measurement of Metallic Thin Films by Means of a Femtosecond Thermoreflectance Technique"SOZAIKENIHO. 58. 7-18 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.J.Kim: "Growth and Evaluation of High-Quality ZnTe/GaAs by Hot Wall Epitaxy"Phys. Stat. Sol.. 191. 161-168 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] C.R.Luculescu: "Deposition of BN thin films onto Si(100) substrate by PLD with nanosecond and femtosecond pulses in nitrogen gas background"Applied Surface Science. 197・198. 499-504 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Miyake: "Thin film deposition of Boron Nitride by Femtosecond Laser Pulses with Different Wavelengths"Japanese Journal of Applied Physics. 41. 7506-7507 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 柴田 浩幸: "フェムト秒パルスレーザー熱反射法による金属薄膜の熱拡散率測定"東北大学多元物質科学研究所素材工学研究彙報. 58. 7-18 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 深谷 勇次: "周波数変調半導体レーザーを用いたセシウム原子の運動制御"日本金属学会誌. 65巻6号. 534-538 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] C.Luculescu: "Deposition of BN films onto Si substrate by PLD with nano-second and femto-second pulses in nitrogen gas background"Applied Surface Science. (to be published). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Shunichi Sato: "Purification process and characterization of ultra high purity metals"Springer. 411 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 深谷勇次: "周波数変調半導体レーザーを用いたセシウム原子の運動制御"日本金属学会誌. (To be published).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] ラズワン ダブ: "フェムト秒チタンサファイアレーザーシステムの高出力化"東北大学素材工学研究所彙報. 56,(1,2). 46 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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