2021 年度研究成果報告書

高安定レーザの作製による光ポンピング磁気センサの高性能化

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	18K04989
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分30020:光工学および光量子科学関連
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)	2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード	光ポンピング磁気センサ / 外部共振器半導体レーザ / 原子泉一次周波数標準器
研究成果の概要	アライメントに鈍感なキャッツアイ配置を持つ波長894 nm（セシウムD1線）の外部共振器半導体レーザ(ECDL)を作製し、その周波数雑音を周波数1 Hzにおいて30 kHz/√Hzと評価した。この光源を用いて、セシウム原子を用いた光ポンピング磁気センサの実験系を構築し、1 Hzから500 Hzまでの周波数帯域において2 pT/√Hzの感度で磁場を測定した。また、この外部共振器半導体レーザを原子泉一次周波数標準器におけるマイクロ波共鳴による磁場測定に適用し、原子泉の不確かさ評価を完了させることができた。
自由記述の分野	計量標準
研究成果の学術的意義や社会的意義	秒の単位を決める原子泉一次周波数標準器の不確かさ評価の完成に大きく寄与した。日常的によく用いられる単位の一次標準器に貢献したこと、および世界トップクラスの不確かさ4.7×10-16の原子泉の評価に貢献したことは、社会的にも意義が深いと考える。また、光ポンピング磁気センサとその感度評価の系を構築した。また、セシウムガスセルを温めるヒーターによる磁場ノイズを問題点として抽出した。こうした実験系の構築と課題抽出は、今後のさらなる感度向上に寄与すると期待される。