2018 年度研究成果報告書

ボース凝縮体への静止ソリトンの導入とその外場計測への応用

研究課題

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研究課題/領域番号	15K05229
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関	福井大学
研究代表者	熊倉光孝福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (30324601)
研究期間 (年度)	2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード	周波数安定化レーザー / レーザー波面制御 / 半導体レーザー / レーザー冷却 / Bose-Einstein凝縮
研究成果の概要	Rb原子気体のBose-Einstein凝縮体に原子波の位相ステップであるソリトンを導入し、原子の位相変化に基づく新たな高感度プローブとして応用することを目標に、本研究では誘導ラマン遷移を用いた凝縮体への位相印加に必要な実験装置の開発に取り組んだ。半導体レーザーの周波数を2枚の干渉フィルターを用いて安定化する独自の光学系を考案し、周波数線幅を15 kHz程度にまで安定化するとともに、必要な安定性をもつ周波数安定化レーザー光源を新たに開発した。また、凝縮体に位相構造を導入するため、レーザービーム波面の位相を制御する新たな光学系を構築し、その制御特性を調べたほか、誘導ラマン遷移の確認実験も行った。
自由記述の分野	量子エレクトロニクス
研究成果の学術的意義や社会的意義	原子位相の変化に基づく高感度計測器としては原子干渉計が知られているが、本研究で取り組んだ原子波ソリトンを利用する方法は、原子波の非線形性を利用する従来にない手法で、一度に多数の原子を利用するため、飛躍的に高いS/Nが期待される。本研究の成果は、その実証に必要な新たな実験装置を開発したもので、学術的に大きな意義がある。また、本研究で実現した簡便なレーザー周波数安定化の手法やレーザー波面の位相制御法は、他分野の高精度光学実験においても重要な実験手法であり、工学的な面でもその意義は大きい。