| 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, 学術研究院工学系部門, 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 | 周波数安定化レーザー / レーザー冷却 / ボース・アインシュタイン凝縮 / 半導体レーザー |
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| 研究実績の概要 |
今年度は、誘導ラマン遷移によるボース・アインシュタイン凝縮体の位相操作に必要な狭帯域半導体レーザーシステムの動作確認と特性評価、改良を行った。このレーザーは干渉フィルターを用いた新たなデザインに基づくもので、昨年度試作を開始した実験装置である。位相操作に必要なレーザー波長はRb原子の光学遷移に共鳴する780 nmであるため、市販の半導体レーザー素子で出力波長が最も近い波長790 nm のＡＲコート付き半導体レーザー素子(出力70 mW)を利用した。出力光をレンズでコリメートしたのち、透過スペクトル線幅約 1 nm (FWHM)（中心波長782 nm)の干渉フィルターに入射する。フィルターの透過光を再度レンズで集光し、焦点位置でPZT付のミラーで反射し元の光路を戻すことにより、共振器を形成する。出力光は、共振器内に組み込んだ半波長板と偏光ビームスプリッターで取り出した。干渉フィルターの角度を調節してループゲインを上げたところ、波長780 nmでシングルモードのレーザー発振を確認した。しかし、レーザー発振が維持できる出力は5 mW程度と小さな値であった。これは、半導体レーザー素子の温度制御範囲が不十分で、必要なゲインが得られないためであることがわかった。また、出力光周波数については、レーザー素子の電流、共振器長、干渉フィルターの角度によって数ＧＨｚの範囲に亘って連続的にチューニングできることが確認できた。しかし、周波数線幅は、期待されるkHz程度には及ばないMHz以下程度の線幅であった。比較的大きな出力を取り出すために共振器のＱ値が低いことが原因と考えられる。これら２つの問題は、レーザー素子の温度制御範囲を広げてゲイン曲線をチューニングすることにより解消されると考えられ、密閉容器を用いた、より低温にまで冷却できるレーザー装置の製作を進めている。
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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
ボース・アインシュタイン凝縮体の誘導ラマン遷移の遂行には、安定かつ継続的実験に利用できる波長可変の狭帯域レーザーの開発が研究の大きな部分を占める。2015年度まで用いていたレーザーシステムではレーザー冷却装置と組み合わせた実験が困難であったが、今年度、高い性能を持つ新たなレーザーの開発に目途が付きつつあり、誘導ラマン遷移の確認に向けて着実に前進していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
必要な周波数安定化レーザーの開発をすすめて、ボース・アインシュタイン凝縮体の誘導ラマン遷移の確認を目指す。昨年度までの実験で問題であったレーザー素子の温度制御範囲を広げ、必要な性能を満たす光源を用意する。始めにレーザー冷却で得られる低温原子気体での誘導ラマン遷移の観測を試み、その後、ボース・アインシュタイン凝縮体へ対象を広げる。
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