光近接場における局在光‐冷却原子間の高次相互作用の観測およびメカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 15K05234
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 中央大学
• 研究代表者: 東條 賢 中央大学, 理工学部, 准教授 (30433709)
• 研究協力者: 柴田 康介 ; 阿部 真志
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 多重極子遷移増幅 / 光近接場 / レーザー冷却原子 / 冷却原子輸送 / 光学禁制遷移 / エバネッセント場 / 多重極子遷移

研究成果の概要

制御性の高いレーザー冷却原子を用いて、誘電体であるガラス表面近傍へ原子をし、原子の高次相互作用である光学禁制遷移の観測を実現するためには光のみを用いた制御技術が必要だった。本研究では、あまり行われていなかった光トラップへの直接移行技術を確立し、微弱信号の観測に適している発光観測の確立に成功した。ナノ空間における多重極子遷移については理論的な示唆も不完全だったが、微小空間における光と原子の相互作用について数値計算を遂行し、信号が数桁増幅する結果を示した。ナノ構造体近傍の酸素分子の禁制遷移観測実験を行い、発光増幅を示唆する結果を得ている。これらの成果について2件の査読付き論文により発表した。

研究成果

• [雑誌論文] Loading of atoms into an optical trap with high initial phase-space density (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibata Kosuke、Yonekawa Shota、Tojo Satoshi
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 96 号: 1
  • DOI: 10.1103/physreva.96.013402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitation enhancement in electric multipole transitions near a nanoedge (2017)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Shibata, Satoshi Tojo, Daniel Bloch
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 25 号: 8 ページ: 9476-9489
  • DOI: 10.1364/oe.25.009476
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 近共鳴光トラップを用いた高密度冷却ルビジウム原子集団の生成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 真下太郎，阿部真志，東條賢
  • 学会等名: 第73回日本物理学会年次大会
• [学会発表] ^{87}Rb原子の2光子分光による5^{2}S_{1/2} - 5^{2}D_{5/2}遷移の磁場依存性の観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部真志，糸山亮平，真下太郎，東條賢
  • 学会等名: 第73回日本物理学会年次大会
• [学会発表] Radiative Force to Laser-Cooled Atoms by Near Optical Resonant Trap (2017)
  • 著者名/発表者名: Shota Yonekawa, Tatsuhiko Hibino, Go Tanaka, Kosuke Shibata, Satoshi Tojo
  • 学会等名: 12th European Conference on Atoms Molecules and Photons (ECAMP12)
  • 発表場所: フランクフルト，ドイツ
  • 年月日: 2017-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] Zeeman resolved spectra of rubidium 5S-5D two-photon excitation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuta Komiyama, Takuma Ito, Taro Mashimo, Kosuke Shibata, Satoshi Tojo
  • 学会等名: 12th European Conference on Atoms Molecules and Photons (ECAMP12)
  • 発表場所: フランクフルト，ドイツ
  • 年月日: 2017-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of Atom-Surface Interaction in Evanescent Field Using Ultracold Atoms (2017)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kobayashi, Satoshi Asahi, Go Tanaka, Kosuke Shibata, Satoshi Tojo
  • 学会等名: 12th European Conference on Atoms Molecules and Photons (ECAMP12)
  • 発表場所: フランクフルト，ドイツ
  • 年月日: 2017-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] Laser spectroscopy of gaseous atoms in local field using optical forbidden transitions (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Tojo
  • 学会等名: 23rd International Conference on Spectral Line Shapes (ICSLS 23)
  • 発表場所: トルン，ポーランド
  • 年月日: 2017-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Rb原子の光モラセスから光トラップへの高効率ローディング (2017)
  • 著者名/発表者名: 柴田康介，米川翔太，東條賢
  • 学会等名: 第72回日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Spectroscopic study on optically controlled magnetic-field etching on the nano-scale (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Tojo, Taro Mashimo, Masashi Abe, Takashi Yatsui, Maiku Yamaguchi, Toshiki Tsuboi, Katsuyuki Nobusada, Fabrice Stehlin, Olivier Soppera, and Daniel Bloch
  • 学会等名: International COnference on Laser Spectroscopy (ICOLS 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Zeeman and Paschen-Back resolved spectra of rubidium 5S-5D two-photon excitation (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Itoyama, Yuta Komiyama, Taro Mashimo, Kosuke Shibata, Masashi Abe, and Satoshi Tojo
  • 学会等名: The 30th International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions (ICPEAC XXX)
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of atom-surface interaction near dielectric surface using ultracold rubidium atoms (2017)
  • 著者名/発表者名: Go Tanaka, Yutaka Kobayashi , Kosuke Shibata, Masashi Abe, and Satoshi Tojo
  • 学会等名: The 30th International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions (ICPEAC XXX)
  • 国際学会
• [学会発表] Effective loading of cold rubidium atoms into an optical trap using variable focus lens (2017)
  • 著者名/発表者名: Taro Mashimo, Masashi Abe, and Satoshi Tojo
  • 学会等名: International OSA Network of Students Okinawa 2017 (IONS Okinawa 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] 焦点可変レンズを用いた高密度冷却ルビジウム原子集団の生成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 真下太郎，柴田康介，阿部真志，東條 賢
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] 微小空間における電気多重極子遷移の励起効率増大 (2016)
  • 著者名/発表者名: 東條賢，柴田康介，Daniel Bloch
  • 学会等名: プラズマ科学における分光計測の高度化と原子分子過程研究の新展開
  • 発表場所: 核融合科学研究所（岐阜）
  • 年月日: 2016-01-27
• [学会発表] Laser Power Dependence of Two-Photon Excitation Spectra in Rubidium 5S-5D Transition (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuma Ito, Yuta Komiyama, Taro Mashimo, Kosuke Shibata, Satoshi Tojo
  • 学会等名: 24th Annual International Laser Physics Workshop (LPHYS'15)
  • 発表場所: Courtyard by Marriott Hotel Shanghai Pudong（上海, 中国）
  • 年月日: 2015-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of Atom-Surface Interaction Using Precise Controlled Optical Traps (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Asahi, Yutaka Kobayashi, Natsuo Ichinoseki, Kosuke Shibata, Satoshi Tojo
  • 学会等名: 24th Annual International Laser Physics Workshop (LPHYS'15)
  • 発表場所: Courtyard by Marriott Hotel Shanghai Pudong（上海, 中国）
  • 年月日: 2015-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Near Optical-Resonant Trap for Laser Cooled Rubidium Atoms (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiko Hibino, Shota Yonekawa, Natsuo Ichinoseki, Kosuke Shibata, Satoshi Tojo
  • 学会等名: 24th Annual International Laser Physics Workshop (LPHYS'15)
  • 発表場所: Courtyard by Marriott Hotel Shanghai Pudong（上海, 中国）
  • 年月日: 2015-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Angle-dependent enhanced excitation of atomic multipole transitions near nanostructur (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Tojo, Kosuke Shibata, Daniel Bloch
  • 学会等名: The 10th Memorial of Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics (APNFO10)
  • 発表場所: 函館リサーチセンター（北海道，日本）
  • 年月日: 2015-07-07
  • 国際学会
• [備考]
  • URL: http://www.phys.chuo-u.ac.jp/j/tojo/
• [備考] 東條研究室 - publications
  • URL: http://www.phys.chuo-u.ac.jp/j/tojo/?publications
• [備考] 中央大学理工学部物理学科東條研究室
  • URL: http://www.phys.chuo-u.ac.jp/j/tojo/?research