| 研究課題/領域番号 |
26707021
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
鈴木 はるか (丹治はるか) 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 准教授 (40638631)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 原子・分子物理 / 量子エレクトロニクス |
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| 研究実績の概要 |
平成28年度には、1)真空中における実験共振器の安定化に向けた原子の共鳴光の狭窄化および安定化、2)共振器中の原子と光子の結合強度可変機構の高精度化を行った。
1)については、真空中における実験共振器の安定化に際し、まずは参照共振器を原子の吸収線に対して安定化させる必要がある。このとき安定化に用いるレーザーの線幅は、参照共振器の線幅である200 kHzと同程度かそれ以下でなければならない。そこで、光ファイバーを用いた光フィードバックにより原子の吸収線に共鳴するレーザー光の線幅の狭窄化を行った。その結果、当初1.2 MHz程度であった線幅を300 kHz程度まで狭窄化することができた。さらに、狭窄化の過程で室温変化に起因する中心周波数の長期安定性の低下が見られたため、光フィードバック系の温度安定化を行い、その温度変化を室温変化の1/10程度に抑えることに成功した。これにより光路長変化がピエゾ素子により補正可能な範囲に抑えられ、参照共振器の安定化の見通しが立った。
2)については、前年度に開発した共振器と原子の結合強度を可変にする機構において制御アルゴリズムに改良を加えた結果、より高精度な制御が可能となった。具体的には、双極子トラップの形状を決定するホログラムの作製に際し、当初使用していた位相回復アルゴリズムに加え、CMOSカメラで撮像した実際のビーム形状を元に位相回復のターゲットに修正を加えるフィードバックを行った。その結果、原子と共振器モードとの結合強度が変化する周期である0.39 μmを下回る0.15 μmのトラップ位置精度が実現した。また、トラップビーム径については回折限界に近い2.0 μmが得られた。これらにより結合強度が最大および最小の領域では結合強度の誤差が30%程度の範囲に収まると見積もられ、透過率や周波数シフト等の結合強度による変化が観測可能になる見込みとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究代表者の研究機関移動に伴い実験装置の移動の必要性が生じ、実験室環境が大きく変化した。その結果、装置の各種パラメータの再調整に時間を要した。そのため、当初の計画にあった実験共振器の安定化には至らなかったものの、原子の吸収線に共鳴するレーザー光の狭窄化および安定化には成功し、実験共振器の安定化に不可欠な参照共振器の安定化の見通しは立った。また、参照共振器のさらなる改良に向けた方針も定まった。
一方、実験室環境の変化による影響が小さい、原子と光子の結合強度可変機構の高精度化を当初の計画を超えて進めることにより、次年度に実験共振器の安定化に成功した際には、真空場誘起透明化における各種パラメータの結合強度依存性の観測を円滑に行うための体勢を整えることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究課題最終年度に当たる平成29年度には、単一光子スイッチの実現に向けて、以下の達成を目指す。
1．参照共振器の機械的安定性の向上及び、これを用いた共鳴光に対する非共鳴光の安定化：まず、参照共振器を、これまでの複数の部品を組み合わせた構造から一体化構造に変更し再構築することにより、機械的な安定性を高める。そのうえで、平成28年度に狭窄化を行った原子の共鳴光に対して参照共振器を安定化させる。続いて、実験共振器の安定化に用いる非共鳴光を参照共振器に対して安定化させる。以上により、結果として共鳴光に対して非共鳴光の安定化が実現することになる。
2．非共鳴光に対する実験共振器の安定化：上記で参照共振器に対して安定化させた非共鳴光に対し、実験共振器を安定化させる。さらに、実験共振器に共鳴光を入射し、共鳴光に対する実験共振器の安定性を確認する。これにより、原子と光子を強く結合させるとともに、その結合強度を評価することが可能となる。
3．原子と光子の結合強度の増大に向けた光双極子トラップの実装：平成28年度までに構築した原子と光子の結合強度を可変にする機構を用いて、光双極子トラップを実装する。これにより、各種パラメータの結合強度依存性の評価や、結合強度の最大化を進めることが可能となる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験設備の移動による計画の遅延が生じたため、当初計画していた1064 nm帯の光学素子や、実験共振器安定化用の機器の購入の全てを行うことができなかったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
引き続き、結合強度可変機構の実装に向けた光学素子等および、実験共振器安定化用機器の購入に充てる。
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