スピン偏極原子の光近接場相互作用における量子光学効果の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540374
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 堀 裕和 山梨大学, 工学部, 教授 (10165574)
• Keywords: 近接陽光学 / スピン編極 / 光ポンピング / 共振器量子電気力学 / 放射の制御 / レーザー冷却

Research Abstract

エバネッセント波レーザー光の合成によって形成される、格子状に並んだ局所的回転電場によって、冷却CS原子団の光ポンピングにより二次元スピン偏極パターンを形成し、放射特性のスピン依存性を含む光近接場における共振器量子電気力学効果として、角運度量選択則やパリティー保存の質的な変化を解明するための基礎技術開発と理論研究を行った。
実験研究では、表面の法線を軸とする局所回転電場パターンを持つ光近接場の存在とその周期性を明らかにするため、微小球および先鋭化光ファイバープローブを用い、フェムトワットレベルの極微弱散乱光偏光解析装置を開発し、初めて完全に光近接場の編極状態の特殊な性質を明らかにし、また二次元原子格子からの散乱光検出系を確立した。さらに、蛍光面付マイクロチャンネルプレートと冷却CCDカメラを併用した観測系を持つ、レーザーCs冷却原子団のスピン偏極格子状配列生成装置を構築し、近接場光共鳴イオン化顕微分析技術の基礎研究を行った。さらに,近接場偏極格子による偏極効率を+分な信号強度で計測するために、冷却原子誘導光学系の開発と、定在波レーザー光ポンピングによる、縞状超微細準位空間パターン生成技術の開発を進めている。局所スピン分析の補助手段として光近接場におけるFM雑音分光法を確立し、非線形光分解分光に成功した。
理論研究では、検出器モードによるエバネッセント波を含む電磁場の第二量子化と、アンギュラースペクトル表現による多重極放射の量子光学的な取り扱いを拡張し、表面での多重散乱過程を励起のトンネルとして捕らえるナノフォトニクス的な取扱いを確立した。原子準位のミキシングの理論的評価と、表面近傍での自然放出におけるスピンに依存する遷移の選択則の変調効果解析を進めている。

Research Products

• [Publications] Y.Ohdaira, H.Hori: "High resolution optical near-field spectroscopy using frequency noise of diode laser"IEICE Thans. on Electron.. E85-C・12. 2097-2103 (2002)
• [Publications] K.Cho, H.Hori, K.Kitahara: "Nano-Optics, Kawata, S. ; Ohtsu, M. ; Irie, M.編, Chap.1"Springer-Verlag Heidelberg. 33 (2002)