| 研究課題/領域番号 |
15K05229
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
熊倉 光孝 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30324601)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | レーザー冷却 / ボース・アインシュタイン凝縮 / 原子操作 / 物質波ソリトン / イメージング |
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| 研究実績の概要 |
今年度は、静止した原子波ソリトンに相当するガウス型の原子数分布の窪みをＲｂ原子の葉巻型ボース凝縮体（ＢＥＣ）に形成するため、必要なレーザー光源とその入射光学系の開発を行った。Rb原子の共鳴波長（７８０ｎｍ）から短波長側に大きく離調した波長５３２ｎｍの半導体レーザー励起固体レーザー（出力１．５Ｗ）を用意し、ＢＥＣの中央部から断熱的に原子を排除できるよう、音響光学変調器（ＡＯＭ）を利用したレーザー光強度のアナログ変調機構を製作した。この光学系では、ＡＯＭからの非回折光を再度ＡＯＭに往復して通過させたビームを出力光として利用することで、ＡＯＭへの入力ＲＦパワーの変化に伴う結晶温度変化によるビーム出射角度の変動を最小化している。ＢＥＣへの光照射をソリトンの幅である数μｍの領域に制限するため、当初、このレーザー光をシリンドリカルレンズを用いて集光することを試みたが、焦点付近での光強度分布を高解像度のＣＣＤ素子で測定したところ、ＡＯＭを通過させたことによる波面の歪により、焦点以外に無視できないフリンジが発生することがわかった。また、レーザー照射位置もＡＯＭの熱的な変化で僅かながら時間変化することも明らかとなった。そこで、これらの問題を解決するため、レーザー光を幅５μｍのスリットに集光し、この透過レーザー光を作動距離の長い縮小レンズ系で再度結像できる光学系を新たに設計し、その光学特性の評価・最適化を現在進めている。以上のように今年度は、今後の研究に用いるレーザー光の発生に関する基本的な実験装置の準備を終え、今後、ＢＥＣの操作に必要となるレーザービームの精密空間制御に対する技術開発に取り組む基盤を築くことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今後の研究に用いるレーザー光の発生に関する基本的な実験装置の準備を終え、今後、ＢＥＣの操作に必要となるレーザービームの精密空間制御に対する技術開発に取り組む基盤を築くことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
レーザー光を精密に空間制御してＢＥＣに照射する光学系の開発を今後進める。今年度すでにレーザー光をシリンドリカルレンズで集光することによって照射位置の制限を行うことを試みたが、得られた光強度分布は今後の実験には不十分な特性であり、スリットを透過させたレーザー光を縮小して結像する新たな方法について評価を進め、今後の実験に必要な特性を満たすことを目指す。この光学系が実現し次第、ＢＥＣへの入射を行い、ＢＥＣの原子密度分布の変化を観測する計画である。
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