| 研究課題/領域番号 |
11450059
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械工作・生産工学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
安武 潔 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80166503)
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| 研究分担者 |
垣内 弘章 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10233660)
芳井 熊安 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30029152)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| キーワード | 原子光学 / 単色原子ビーム / レーザー冷却 / 原子干渉磁気回路 / 原子波干渉 / 中性原子ビーム / 中性原子速度分光 / 速度圧縮 |
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| 研究概要 |
本研究は、速度を制御した高密度単色原子ビームを作製し、その原子波を干渉させることによって、超微細構造を作製することを目的とする。
(1)熱的Li原子ビームに対し、レーザーコリメーションのための最適条件を明らかにした。2次元レーザーコリメーションにより、ビーム輝度を10倍以上に増加することが可能である。
(2)磁場勾配と原子の磁気モーメントの相互作用を利用して、中性原子ビームの進行方向の速度を分光する装置(原子ビーム速度分光装置)を、世界で初めて開発した。速度分光されたビームをアパーチャで切り出すことにより単色原子ビームが得られる。従来の原子干渉実験では、超音速ノズル法により4%程度の速度広がりをもつ原子ビームが用いられていたが、本装置を用いると、0.1%以下が容易に得られる。4%の速度広がりがあると原子干渉縞のコントラストは28%まで低下するが、0.1%の場合には96.9%の非常に高いコントラストが得られる。
(3)原子ビーム速度分光装置を用いた場合、光学的分光器と同様、単色度を高めるほど原子ビームの利用効率が低下する。そこで、高輝度単色原子ビームを生成するため、レーザー冷却法を用いて、目的速度の原子ビームを濃縮する実験を行った。1000m/sの原子ビームについて濃縮条件を最適化した結果、7%の速度広がりで、ピーク強度を41倍に増加させることに成功した。
(4)高強度の色素レーザーを得る新しい方法として、半導体レーザーを用いた注入同期法による色素レーザー増幅法を開発した。従来法と比較して、本方法では初期コスト1/5以下、消費エネルギー1/12500で、3倍以上の増幅光強度を得ることができる。
(5)原子波干渉による微細構造作製にあたって、高輝度単色原子ビーム生成に関する要素技術の開発を終えたが、本実験を遂行するためには、さらに基板を極低温に冷却できる実験装置の作製が必要である。
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