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光周波数標準を用いた光時系の実現

研究課題

研究課題/領域番号 17H01151
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

保坂 一元  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 副研究部門長 (50462859)

研究分担者 洪 鋒雷  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (10260217)
小林 拓実  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (40758398)
稲場 肇  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (70356492)
赤松 大輔  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90549883)
鈴山 智也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (30359111)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
2017年度: 22,100千円 (直接経費: 17,000千円、間接経費: 5,100千円)
キーワード時系 / 光格子時計 / 時間周波数標準 / 国際原子時 / 協定世界時 / 光時系 / Yb光格子時計 / TAIへの貢献 / 周波数計測 / 秒 / 安定化レーザー / Sr光格子時計 / 周波数比 / 周波数安定化レーザー / 無人連続運転 / 不確かさ評価 / 絶対周波数計測
研究成果の概要

光格子時計の発展は目覚ましく、幾つかの研究グループでは10^-18程度の不確かさを達成している。これは、原子泉方式セシウム一次周波数標準器の不確かさと比較して2桁程度小さい。しかしながら、光格子時計の堅牢性は、連続運転により国際原子時に貢献している一次周波数標準器には及ばない。時間周波数諮問委員会では、秒の再定義に向けて達成すべき必須条件を規定するためにワーキンググループを立ち上げたが、ここでは、「光時計による国際原子時への定期的な貢献が可能になること」が条件の一つとして定められた。本研究では、Yb光格子時計を用いて半年間の運転で80 %の稼働率を達成し、国際原子時への貢献を開始した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光格子時計をはじめとする光時計の進歩は目覚ましく、近年、秒の再定義を目指した活動が活発に進められている。これまでは、光時計の不確かさを小さくする事、絶対周波数測定を精度良く行う事等にリソースが投入されてきたが、光時計を如何に定常的に運用するか、実用に適した光時計は何かを明らかにする事が、秒の定義改定を目指すうえでの新たな研究テーマとして浮上した。秒の定義改定に向けた議論を進めるためには、光格子時計の長期連続運転を成功させ、マイクロ波時計と比較して遜色のない実用性を示す必要があった。本研究では、世界で最も安定に稼働する光格子時計を開発し、国際原子時への貢献を開始するなど大きな成果を上げた。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] National Physical Laboratory/Cesky Metrologicky Institut/Central Office of Measures(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] National Physical Laboratory/Cesky Metrologicky Institut/Central Office of Measures(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Generation of 116 mW ouput power at 461 nm in a periodically poled lithium niobate waveguide2022

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Hisai, Yoshiki Nishida, Hiroshi Miyazawa, Takumi Kobayashi, Feng-Lei Hong, and Daisuke Akamatsu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 号: 2 ページ: 020701-020701

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac4a05

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved frequency ratio measurement with 87Sr and 171Yb optical lattice clocks at NMIJ2021

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Hisai, Daisuke Akamatsu, Takumi Kobayashi, Kazumoto Hosaka, Hajime Inaba, Feng-Lei Hong, and Masami Yasuda
    • 雑誌名

      Metrologia

      巻: 58 号: 1 ページ: 015008-015008

    • DOI

      10.1088/1681-7575/abc104

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Demonstration of the nearly continuous operation of an 171Yb optical lattice clock for half a year2020

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kobayashi, Daisuke Akamatsu, Kazumoto Hosaka, Yusuke Hisai, Masato Wada, Hajime Inaba, Tomonari Suzuyama, Feng-Lei Hong, and Masami Yasuda
    • 雑誌名

      Metrologia

      巻: 57 号: 6 ページ: 065021-065021

    • DOI

      10.1088/1681-7575/ab9f1f

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of 8-branch Er:fiber frequency comb for Sr and Yp optical lattice clocks2019

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Hisai, Daisuke Akamatsu, Takumi Kobayashi, Sho Okubo, Inaba Hajime, Kazumoto Hosaka, Masami Yasuda, and Feng-Lei Hong
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 5 ページ: 6404-6414

    • DOI

      10.1364/oe.27.006404

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dual-mode operation of an optical lattice clock using strontium and ytterbium atoms2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Akamatsu, Takumi Kobayashi, Yusuke Hisai, Takehiko Tanabe, Kazumoto Hosaka, Masami Yasuda, and Feng-Lei Hong
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1069-1075

    • DOI

      10.1109/tuffc.2018.2819888

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uncertainty Evaluation of an 171Yb Optical Lattice Clock at NMIJ2018

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kobayashi, Daisuke Akamatsu, Yusuke Hisai, Takehiko Tanabe, Inaba Hajime, Tomonari Suzuyama, Feng-Lei Hong, Kazumoto Hosaka, and Masami Yasuda
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control

      巻: 65 号: 12 ページ: 2449-2458

    • DOI

      10.1109/tuffc.2018.2870937

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Progress report of the 171Yb optical lattice clock NMIJ-Yb12021

    • 著者名/発表者名
      小林拓実、赤松大輔、保坂一元、久井裕介、和田雅人、稲場肇、田邊健彦、洪鋒雷、安田正美
    • 学会等名
      IEEE EFTF-IFCS
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Contribution to International Atomic Time by the nearly continuous operation of an Yb optical lattice clock2021

    • 著者名/発表者名
      小林拓実、赤松大輔、保坂一元、久井裕介、西山明子、川崎瑛生、和田雅人、稲場肇、田邊健彦、洪鋒雷、安田正美
    • 学会等名
      ATF
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Yb光格子時計の半年間にわたる準連続運転と国際原子時への貢献2021

    • 著者名/発表者名
      小林拓実、赤松大輔、保坂一元、久井裕介、和田雅人、稲場肇、洪鋒雷、安田正美
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Sr optical lattice clock assisted by optical frequency combs for contribution to International Atomic Time2020

    • 著者名/発表者名
      久井裕介、赤松大輔、小林拓実、保坂一元、稲場肇、洪鋒雷、安田正美
    • 学会等名
      CLEO
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nearly continuous operation of an Yb optical lattice clock towards contribution to the International Atomic Time2020

    • 著者名/発表者名
      小林拓実、赤松大輔、保坂一元、久井裕介、稲場肇、鈴山智也、洪鋒雷、安田正美
    • 学会等名
      IEEE IFCS-ISAF
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of an operational Yb optical lattice clock towards contribution to the International Atomic Time2020

    • 著者名/発表者名
      小林拓実、赤松大輔、保坂一元、久井裕介、稲場肇、鈴山智也、洪鋒雷、安田正美
    • 学会等名
      CPEM
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 産総研におけるYb/Sr時計周波数比計測の不確かさ低減2020

    • 著者名/発表者名
      久井裕介、赤松大輔、小林拓実、保坂一元、稲場肇、洪鋒雷、安田正美
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [学会発表] 国際原子時への貢献を目指したSrおよびYb光格子時計の改善2019

    • 著者名/発表者名
      小林拓実、赤松大輔、久井裕介、洪鋒雷、保坂一元、安田正美
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] An 8-branch optical frequency comb for laser frequency stabilization and measurement in optical lattice clocks2018

    • 著者名/発表者名
      久井裕介、赤松大輔、小林拓実、大久保章、稲場肇、保坂一元、洪鋒雷、安田正美
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of an ytterbium optical lattice clock at NMIJ2018

    • 著者名/発表者名
      小林拓実、赤松大輔、久井裕介、田邉健彦、稲場肇、鈴山智也、洪鋒雷、保坂一元、安田正美
    • 学会等名
      European Frequency and Time Forum (EFTF)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 産総研におけるYb光格子時計3号機2018

    • 著者名/発表者名
      小林拓実、赤松大輔、久井裕介、田邉健彦、稲場肇、鈴山智也、洪鋒雷、保坂一元、安田正美
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Development of an 8-branch optical frequency comb for laser frequency stabilization2017

    • 著者名/発表者名
      久井裕介、赤松大輔、小林拓実、大久保章、稲場肇、洪鋒雷、保坂一元
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO PR)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A compact light source at 399 nm using a periodically poled LiNb03 waveguide for laser cooling ytterbium2017

    • 著者名/発表者名
      小林拓実、赤松大輔、西田好毅、田邉健彦、安田正美、 洪鋒雷、保坂一元
    • 学会等名
      Union Radio-Scientifique Internationale (URSI)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A narrow linewidth laser system for strontium and ytterbium optical lattice clocks2017

    • 著者名/発表者名
      小林拓実、稲場肇、赤松大輔、大久保章、保坂一元
    • 学会等名
      Union Radio-Scientifique Internationale (URSI)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 周波数安定化のための8ブランチ光周波数コムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      久井裕介、赤松大輔、小林拓実、大久保章、稲場肇、保坂一元、 洪鋒雷、安田正美
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Yb/Srデュアル光格子時計による時計遷移周波数比の測定22017

    • 著者名/発表者名
      赤松大輔、小林拓実、久井裕介、田邉健彦、保坂一元、洪鋒雷、安田正美
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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