2018 年度研究成果報告書

長期連続運転可能で極めて高い周波数安定度を有する原子泉の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	15K21669
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	応用物理学一般計測工学
研究機関	国立研究開発法人産業技術総合研究所
研究代表者	高見澤昭文国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (50462833)
研究期間 (年度)	2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード	原子泉一次周波数標準器 / 外部共振器半導体レーザ
研究成果の概要	原子泉を長期間連続的に運転するために、数ヶ月以上周波数ロックをかけ続けられる外部共振器半導体レーザを開発し、原子泉のシステムに実装した。このレーザでは、アライメントに鈍感なキャッツアイ配置の共振器を、機械的な不安定性を生む要因となる位置微調器具を使わずに構築した。また、筐体で密閉し、大気圧変動による周波数ドリフトを抑制した。原子泉においては、光モラセスや光ポンピングの光学系を改善することにより冷却原子の数を増大させ、周波数安定度を7×10-14/tau(1/2) (tau: 平均時間(s))まで向上させた。また、不確かさを6.1×10-16と評価した。
自由記述の分野	時間周波数標準
研究成果の学術的意義や社会的意義	セシウム原子泉は16桁の精度で時間周波数の標準を実現するが、基本的には秒の長さを決めるものであり、時刻を刻む時計として用いるには長期間連続的に動作させることが必要となる。本研究では、超高精度のセシウム原子泉のさらなる高精度化と時計としての安定した動作を実現するために、時計の精度に直結する周波数安定度の向上と長期連続運転を両立させ、原子泉の総合的な性能を向上させた。また、長期連続運転のために開発した外部共振器半導体レーザは、原子泉だけでなく原子重力計や原子磁気センサなどのレーザ冷却や原子分光を利用した実験装置を将来実用化する際に、極めて有用なレーザ光源となりうる。