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中空コアファイバ中の魔法波長光導波路を使った原子干渉計の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18J21958
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関東京大学

研究代表者

高橋 忠宏  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード量子エレクトロニクス / 中空コアファイバ
研究実績の概要

ファイバ内における光双極子ポテンシャルの均一性を,空間分解分光によって評価するという新しい手法を確立した.この手法は今後のファイバ内原子干渉計実現に向けた重要な要素技術となる。この手法を援用し,中空コアファイバ内の光双極子ポテンシャルが不均一であることが分かった。これは,中空コアファイバ内で原子干渉計を実現するための課題を明らかにしたという点で大きな意味のある成果である。中空コアファイバ内部の光導波路の不均一性の解決策として,リング型光共振器を用いることに可能性を見出した。本実験のためには,冷却原子を生成するための冷却用光源及び,真空装置が必要であり,その真空装置の中で長距離に及ぶ光導波路を構成し,導波路中の原子の内部状態を観測することが求められる。このような実験を実現するために,立体角の大きな長方形型の真空窓や長距離での磁場の均一性を確保した装置を設計し,装置の立ち上げを行なった。立ち上げた装置を用い,冷却原子の生成実験を行なった。一度に多数の原子を捕獲できるという長距離光導波路の長所を活かすために,光導波路に連続的に原子を注入できる新しい冷却機構の開発に取り組んだ。原子内の多数遷移を駆使した原子冷却を設計することで,これまで間欠的にしか生成することができなかった極低温原子集団を,連続的に生成することに成功した。完全に連続動作させるためには,準安定状態の磁気光学トラップが必須であることを明らかにした上,光周波数コムを用いて安定化された光源の立ち上げを行った。このように,冷却原子の生成実験まで完了させることができ,原子干渉計実験に使用できる見通しを得たという点では,ある程度進展していると言える。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Three-stage laser cooling of Sr atoms using the 5s5p $^3P_2$ metastable state below Doppler temperatures2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Akatsuka,Koji Hashiguchi, Tadahiro Takahashi, Noriaki Ohmae, Masao Takamoto and Hidetoshi Katori “Optically guided atom interferometer tuned to magic wavelength”
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 103 号: 2 ページ: 023331-023331

    • DOI

      10.1103/physreva.103.023331

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 5p5p 3P2 準位における超微細構造定数の測定2019

    • 著者名/発表者名
      高橋 忠宏,三浦 彰太,香取秀俊
    • 学会等名
      日本物理学会第74回秋季大会(2019年)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 中空コアファイバ中での1S0-3P0時計遷移の空間分解分光2018

    • 著者名/発表者名
      高橋忠宏,高本将男,香取秀俊
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会,同志社大学,2018年9月
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Design of a continuously operated optical lattice clock with novel cooling schemes’2018

    • 著者名/発表者名
      A. Hinton, S. Miura, T.Takahashi, M. Takamoto, H. Katori
    • 学会等名
      理化学研究所シンポジウム 第6回「光量子工学研究」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Atom interferometry with the Sr optical clock transition inside an optical guide2018

    • 著者名/発表者名
      Tadahiro Takahashi
    • 学会等名
      招待セミナー University of Florence / Firenze European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy(LENS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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