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2019 年度 実績報告書

位相変調法に基づいたチップスケール原子時計の特性改善

研究課題

研究課題/領域番号 17K06483
研究機関国立研究開発法人情報通信研究機構

研究代表者

梶田 雅稔  国立研究開発法人情報通信研究機構, テラヘルツ研究センターテラヘルツ連携研究室, 嘱託 (50359030)

研究分担者 矢野 雄一郎  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所時空標準研究室, 研究員 (80781765)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード超小型原子時計 / レーザー / 数値シミュレーション
研究実績の概要

携帯電話などの小型端末に搭載できるチップスケール原子時計(CSAC)の実現に際して,小型化に伴う原子共鳴のS/N比の低下は重要な課題となる.そこで,S/N比を改善する方法とし,原子共鳴の高速検出を可能とする位相変調法を開発に着手した.これまでに,S/N比の改善効果を検証するための数値解析ソフトと実験装置を構築した.これらによって,実験と理論が一致することを確認し,安定度が最適となる磁場条件が明らかとなった.実際に,位相変調法を適用したところ,発振器の性能指標で最も重要な周波数安定度が2倍程度改善されることを確認した.これらは国際会議や論文で報告をした.
最終年度となる本年度では,本研究の最終課題である長期安定度の劣化要因となるライトシフトを低減する新しい方法の開発に着手した.膨大な計算時間が必要だったライトシフトの動特性を,圧電デバイスの振動解析で用いられるガラーキン・スペクトル法を用いることで,短時間で高精度に解を得られるように解析ソフトを改良した.本解析法により計算時間を従来比の1/1000から1/10000に低減することができるようになった。この成果は,国際会議で発表後,論文が掲載された.そして、この解析法を活用して、現在ではライトシフトを低減する共鳴検出法、およびその条件について調査している。
そのほか、分子イオンの回転遷移周波数を基準にしたテラヘルツ領域の周波数標準の可能性を議論し、論文発表した。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Attainable accuracies of QH+ rotational transition frequencies (Q: 40Ca, 24Mg, 202Hg)2020

    • 著者名/発表者名
      Kajita Masatoshi、Bala Renu、Abe Minori
    • 雑誌名

      Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics

      巻: 53 ページ: 085401

    • DOI

      https://dx.doi.org/10.1088/1361-6455/ab7425

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Estimation of Blackbody Zeeman Shift in 1S0?3P0 Transition Frequencies2019

    • 著者名/発表者名
      Kajita Masatoshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 ページ: 104001

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.104001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast numerical analysis of the time response in coherent population trapping resonance based on Galerkin spectral method2019

    • 著者名/発表者名
      Yano Yuichiro、Kajita Masatoshi、Ido Tetsuya、Hara Motoaki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: SGGB05 ページ: 1-5

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/1347-4065/ab0bab

    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical Calculation Method of Time Response of Coherent Population Trapping Resonance Based on Galerkin Spectral Method2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Yano, Masatoshi Kajita, Tetsuya Ido, Motoaki Hara
    • 学会等名
      Joint conference IEEE International Frequency Control Symposium and European Frequency and Time Forum
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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