| 研究課題/領域番号 |
22K20356
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0202:物性物理学、プラズマ学、原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
高野 哲至 京都大学, 理学研究科, 特定准教授 (80773530)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 外部共振器レーザ / 可視光半導体レーザ / レーザ冷却 / 量子シミュレータ / 量子シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
冷却アルカリ土類原子は、量子シミュレータや光格子時計など量子計測に適したプラットフォームである。しかし、アルカリ土類原子のレーザ冷却には、可視光・狭線幅の波長安定化光源が必要不可欠である。本研究では、399nmで直接発振する窒化ガリウム半導体の干渉フィルタ型外部共振器レーザを作成する。並行して、Yb原子気体そのものを波長フィルタとして用いるファラデーレーザを作成する。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、高波長安定・長寿命・小型の399nmレーザの開発である。このレーザは、イッテルビウム（Yb）原子の量子シミュレータ・光格子時計の小型化のボトルネックの１つとなっており、本研究が達成されれば、量子シミュレータ・光格子時計の可搬化・実用化が大幅に促進される。本研究では、窒化ガリウム半導体を用いた干渉フィルタ型外部共振器レーザ、および、Yb原子気体を用いたファラデーレーザを開発する予定であった。 結果として、干渉フィルタ型外部共振器レーザの開発に成功し、実際に冷却Yb原子の観測に使えることが分かった。
2022年度は、窒化ガリウム半導体をもちいた干渉フィルタ型外部共振器レーザの開発に成功した。このレーザは、小型で高波長安定である一方で、可視光で発振させるとパワーが減衰するという課題があった。この課題解決のために、共振器ミラーをSABOC（Surface-Activated-Bonded Output Coupler）に置換した。ファラデーレーザについては、Yb原子気体を生成するため、真空装置を設計・調達した。本研究で得られた知見の一部を用いて行われた研究が、国際学術誌「Physical Review Letters」に掲載された。
2023年度は、2022年度に開発したレーザの性能評価を行った。すなわち、光共振器やオプトガルバノセルを用いて、周波数純度を計測し、フィゾー干渉計型波長計による周波数安定化を行った。さらに、レーザ冷却装置へと投入して、実際に冷却原子の観測を行った。さらに、本レーザの更なる高性能化のため、最新の接合法である原子拡散接合をもちいた結合ミラーを製作し、同等の性能を持つことを確認した。これらのレーザを用いた成果が論文投稿準備中である。一方、2022年度に設計・調達した原子ビームオーブンも超高真空槽へと接続され、実際に原子ビーム発生に成功した。
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